[科普中国]-超硬材料切削具

用人工合成的具有很高硬度、耐磨性和一定强度的材料制成的切削具。大多数超硬材料都是利用高温、高压技术，一次或多次合成的。目前已合成的超硬材料有几十种，但在钻探中用作切削具的主要有人造金刚石复合片、人造聚晶金刚石、斯拉乌基奇等。立方氮化硼CBN用于地质钻头尚在试验阶段。1

人造金刚石复合片用高温、高压技术，将细粒人造金刚石单晶，二次合成为0.3～0.8mm厚的人造金刚石聚晶薄片，焊接在硬质合金底衬上，或者用高温、高压技术，将细粒人造金刚石单晶与硬质合金基体直接粘结在一起制成的钻头切削具。复合片多为圆形，也可用线切割的方法或直接合成所需要的其它几何形状。

人造聚晶金刚石将人造金刚石单晶与金属粘结剂按一定比例混合，在高温、高压下二次合成的金刚石聚晶体钻头切削具。其热稳定性高于人造单晶金刚石。目前，中国生产的聚晶，磨削比在3～5万之间，几何形状有圆柱状和三棱柱状等。

斯拉乌基奇乌克兰超硬材料研究所研制的一种类似人造金刚石聚晶体的超硬材料钻头切削具。其硬度和耐磨性接近于天然金刚石，几何形状有圆柱体和片状两种。

立方氮化硼将六方氮化硼和触媒金属置于合成腔内，在1300～2300℃、500～900MPa的高温高压下，部分六方氮化硼转变为立方氮化硼微晶。也可用静压烧结法获得立方氮化硼晶体。立方氮化硼的晶格与金刚石相似，其硬度和强度接近于金刚石，可作为钻头切削具。立方氮化硼开始氧化的温度超过1300℃，在一定的保护环境下，可经受1900℃以上的高温，但脆性大，导热性比金刚石差，热膨胀系数大。

其它金刚石复合体超硬材料切削具近年来，美国和欧洲共同体的一些国家先后研制出用聚晶金刚石和立方氮化硼为基体材料的复合体切削具已有几十种。有单元的、也有多元异型的，其几何形状、规格和物理机械性能各不相同，现有几十种专利，并不同程度地在地质勘探、矿山坑道钻探、石油钻探中进行试验和使用。

应用情况由于合成工艺技术及设备性能等方面的原因，目前大多数超硬材料切削具只能在700℃以内的温度环境中制成产品。以其制造的地质、矿山、石油钻头，限用于可钻性在7级以下的非研磨性或弱研磨性岩层。

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杨刚 - 教授 - 西南大学