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超硬材料合成方法、结构性能、应用及发展现状

2021-04-29张旺玺梁宝岩李启泉

超硬材料工程 2021年1期

张旺玺,梁宝岩,李启泉

(1.中原工学院材料与化工学院,河南 郑州 451191;2.河南省金刚石碳素复合材料工程技术研究中心,河南 郑州 451191;3.河南省金刚石工具技术国际联合实验室,河南 郑州 451191)

包罗万象的材料是人类赖以生存的物质基础,具有多样性,如果以其物理化学属性来分,通常来说分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料,以及由不同相材料组成的复合材料。超硬材料主要是指金刚石和立方氮化硼(cBN),从物理化学属性上来说,超硬材料属于无机非金属材料。超硬材料在实际应用中,工业上作为磨料一般很少单独使用,而是通常与金属、有机高分子或其他无机非金属材料复合或混合在一起,加工成各种特定形态的产品、制品或工具,如抛光液、锯切工具[1]、刀具、磨具、拉丝模、钻头等来获得应用。

顾名思义,超硬材料是硬度极高的材料。通常来说,金刚石的硬度最高,莫氏硬度为10,cBN的硬度稍次于金刚石,所以超硬材料通常是指金刚石和cBN,或由这两种材料为主要成分分别制成的复合材料。表示材料硬度有不同的方法,莫氏硬度是表示矿物硬度的一种标准,由德国矿物学家腓特烈·摩斯(Frederich Mohs)在1822年首先提出。莫氏硬度是用刻痕法将棱锥形金刚钻针刻划所测试矿物的表面,并测量划痕的深度,该划痕的深度就是莫氏硬度。作为“工业牙齿”应用的四类硬质材料刚玉、SiC、硬质合金、高速钢的硬度,远低于金刚石和cBN的硬度,因此超硬材料又被称为最硬最锋利的“工业牙齿”或“材料之王”。……

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