结构与组成:
金刚石层:由众多细小的金刚石晶粒通过高温高压烧结等工艺结合在一起,形成聚晶结构。这些金刚石晶粒的尺寸通常在微米级别,其含量可高达 99%,使得金刚石层具有极高的硬度和耐磨性,努氏硬度为 (6.5~7)×10⁴兆帕甚至更高 。
硬质合金衬底:位于金刚石层下方,为复合片提供了良好的韧性和抗冲击性能,能够支撑金刚石层在工作过程中承受较大的切削力和冲击力,防止金刚石层破裂或脱落。
性能特点:
高硬度与耐磨性:硬度仅次于天然金刚石,其耐磨性一般为硬质合金的 60-80 倍,在切削硬度较高的(HV>1500)非金属材料时,刀具耐用度极高,能有效保持切削刃的锋利度,减少刀具更换频率,提高加工效率 。
低摩擦系数:与有色金属的摩擦系数低,约为 0.1-0.3,而硬质合金与有色金属的摩擦系数是 0.3-0.6。低摩擦系数使得切削过程中的切削力和切削温度大幅降低,约为使用硬质合金刀具时的 1/2-1/3,有利于提高加工精度和表面质量,同时也减少了刀具磨损 。
高导热性:金刚石的导热系数为 146W/m.k,是硬质合金的 1.5-7 倍。在切削过程中,能够快速将切削热散发出去,降低切削区的温度,提高刀具耐用度,减少因高温导致的刀具变形和磨损,有助于保持加工精度 。
低热膨胀系数:金刚石的线膨胀系数很小,约为一般钢的 1/10。在加工过程中,刀具不易因温度变化而产生较大变形,已加工表面冷硬度现象小,为硬质合金刀具的 1/3 左右,可获得良好的加工精度和表面质量 。
高强度与韧性:由于有韧性较高的硬质合金衬底支撑,复合片的复合抗弯强度可达 1500MPa,兼具了金刚石的高强度和硬质合金的韧性,能够承受较大的切削力和冲击力,不易发生破裂或折断 。
应用领域:
石油和地质钻探:是石油钻头和地质钻头的关键部件。用于软至中硬地层的钻探时,其刃口锋利且始终保持自锐,能够显著提高钻探效率,减少提钻次数,延长钻头使用寿命,降低钻探成本 。
机械加工:制造切削刀具,如车刀、镗刀、铰刀、铣刀、成型刀具等,用于加工各种金属和非金属材料,尤其是对硬度较高、加工精度要求较高的材料,如航空航天零部件、汽车发动机零部件、模具等,能够实现高效、高精度的切削加工 。
拉丝行业:制作拉丝模,用于拉制铜、铝、镍等有色金属、不锈钢及各种合金线材。相比其他模具,具有更高的硬度和耐磨度,能够更好地控制线材的尺寸精度和表面质量,提高生产效率,降低成本 。