中國粉體網(wǎng)訊  超硬磨料主要是指金剛石和立方氮化硼（CBN），金剛石是目前已知世界上最硬的物質(zhì)，CBN的硬度僅次于金剛石。這兩種超硬磨料的硬度都遠(yuǎn)高于其他材料的硬度，包括磨具材料剛玉、碳化硅以及刀具材料硬質(zhì)合金、高速鋼等硬質(zhì)工具材料，應(yīng)用于機(jī)械加工領(lǐng)域充當(dāng)砂輪磨料時(shí)，具有磨損慢、磨削比高、磨削力小、發(fā)熱量少等優(yōu)點(diǎn)，在高速及超高速加工、精密及超精密加工、高精度形面加工、智能及無人化加工等先進(jìn)加工技術(shù)中都有著不可替代的地位。

金剛石

金剛石由碳元素組成，每一個(gè)碳原子與周圍的4個(gè)碳原子全部以sp3雜化軌道形成共價(jià)鍵，構(gòu)成一種三維網(wǎng)絡(luò)，該種網(wǎng)絡(luò)屬于面心立方晶格結(jié)構(gòu)，在室溫、常壓條件下，其晶格常數(shù)為a=3.5667Å，擁有最大的原子密度（176nm-3）,極大的原子鍵合能（7.4eV），完美的晶格結(jié)構(gòu)以及鍵合方式賦予了金剛石各種極限性能。

金剛石晶體結(jié)構(gòu)

金剛石一般分為天然金剛石和人造金剛石，人造金剛石制備方法主要有高溫高壓法和化學(xué)氣相沉積法。依據(jù)晶體結(jié)構(gòu)差異，金剛石可細(xì)分為單晶金剛石與多晶金剛石。金剛石是目前所知硬度最高的材料之一，其摩氏硬度為10，顯微硬度可達(dá)10000kgf/mm²以上，與此同時(shí)，金剛石具備優(yōu)異的耐磨性、良好的導(dǎo)熱性，這使得金剛石磨料在研磨高硬度材料時(shí)具有顯著優(yōu)勢(shì)，其廣泛應(yīng)用在硬質(zhì)合金加工、光學(xué)加工、半導(dǎo)體拋及高硬度鉆頭和切割工具等多種領(lǐng)域。但由于金剛石是碳的同素異形體，在較高的溫度下易與鋼鐵的鐵系元素產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，引起化學(xué)磨損，直接影響磨料、磨具的磨削性能和損耗，所以不適宜加工這類材料。

PDS金剛石磨料，圖源：海博銳材料科技官網(wǎng)

立方氮化硼（CBN）

立方氮化硼是由氮原子和硼原子所構(gòu)成的立方結(jié)構(gòu)的晶體，它是在高壓高溫條件下，由六方氮化硼（hBN）轉(zhuǎn)變而成的，是一種高強(qiáng)度、高耐磨的超硬磨料，具有接近金剛石的出色硬度，以及出色的熱穩(wěn)定性，被認(rèn)為是磨料有史以來最偉大的技術(shù)進(jìn)步之一。與氧化鋁和碳化硅等傳統(tǒng)磨料相比，CBN磨料具有高硬度、高耐磨性和導(dǎo)熱性，其耐磨性和硬度是傳統(tǒng)磨料的四倍以上，其獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)也使得其特別適合磨削黑色金屬材料。

立方氮化硼，圖源：氮硼科技

金剛石和立方氮化硼材料在研磨和拋光領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。超硬材料磨具是指以金剛石或立方氮化硼為磨料，借助于結(jié)合劑或其他輔助材料，在一定的生產(chǎn)條件下制成的具有一定形狀和性能并用于磨削、研磨、拋光等加工用途的工具，是我國最早出現(xiàn)的超硬材料制品之一，其產(chǎn)品種類主要包括固結(jié)磨具、涂附磨具、膏狀液態(tài)磨具三大類，根據(jù)結(jié)構(gòu)、形狀的不同，超硬材料磨具分為砂輪、磨頭、切割片、磨盤、油石、砂布、砂帶、拋光膜、研磨膏、研磨液等等。

金剛石砂輪（上排）和CBN砂輪（下排），圖源：武漢盛中大鉆石科技有限公司

參考來源：

1.劉曉兵等：金剛石結(jié)構(gòu)與功能研究綜述

2.王光祖：立方氮化硼（CBN）特性綜述

3.林峰：超硬材料的研究進(jìn)展

4.氮硼科技

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/石語）

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