PCD復(fù)合片全稱是聚晶金剛石復(fù)合片(polycrystalline diamond compact，PDC)，該產(chǎn)品按照用途細(xì)分為兩種：油田鉆探和切削刀具。為更好的區(qū)分二者，通常將油田鉆探用聚晶金剛石復(fù)合片簡(jiǎn)稱為PDC，切削刀具用聚晶金剛石復(fù)合片簡(jiǎn)稱為PCD復(fù)合片。PCD復(fù)合片是采用金剛石微粉與硬質(zhì)合金襯底在超高壓高溫（5.5GPa以上，1500℃以上）條件下燒結(jié)而成的一種復(fù)合材料，這種材料不僅具有金剛石的高硬度和高耐磨性，同時(shí)還具有硬質(zhì)合金的韌性和可焊接性等特點(diǎn)，是制造切削刀具、鉆井鉆頭及其他耐磨工具的理想材料。我國(guó)于1987年在國(guó)產(chǎn)六面頂壓機(jī)上首次成功合成出了PDC，并應(yīng)用于鉆探領(lǐng)域，隨著設(shè)備及材料、工藝等多方面的改進(jìn)提高，在2003年才正式推出刀具用國(guó)產(chǎn)PCD復(fù)合片，此后我國(guó)PCD復(fù)合片質(zhì)量不斷改進(jìn)提高，近年來(lái)產(chǎn)量和質(zhì)量都有了長(zhǎng)足進(jìn)步。

       一、刀具用PCD復(fù)合片的性能特點(diǎn)

       （1）與大單晶金剛石相比，作為刀具材料的PCD復(fù)合片具有以下優(yōu)點(diǎn)：

       ①晶粒呈無(wú)序排列，各向同性，無(wú)解理面，因此它不像大單晶金剛石那樣在不同晶面上的強(qiáng)度、硬度以及耐磨性有較大區(qū)別，以及因解理面的存在而呈現(xiàn)脆性。

       ②具有較高的強(qiáng)度，特別是 PDC 材料由于有硬質(zhì)合金基體的支撐而有較高的抗沖擊強(qiáng)度，在沖擊較大時(shí)只會(huì)產(chǎn)生小晶粒破碎，而不會(huì)像單晶金剛石那樣大塊崩缺，因而 PCD 或 PDC 刀具不僅可以用來(lái)進(jìn)行精密切削加工和普通半精密加工，還可用作較大切削量的粗加工和斷續(xù)加工（如銑削等），這大大擴(kuò)充了金剛石刀具材料的使用范圍。

       ③可以制備大塊 PDC 金剛石復(fù)合片刀具坯料，滿足大型加工刀具如銑刀的需要。

       ④可以制成特定形狀以適合于不同加工的需要。由于 PDC 刀具大型化和加工技術(shù)如電火花和激光切割技術(shù)的提高，三角形、人字形以及其他異形刀坯均可加工成形。為適應(yīng)特殊切削刀具的需要還可設(shè)計(jì)成包裹式、夾心式與花卷式 PDC 刀具坯料。

       ⑤可以設(shè)計(jì)或預(yù)測(cè)產(chǎn)品的性能，賦予產(chǎn)品必要的特點(diǎn)以適應(yīng)它的特定用途。比如選擇細(xì)粒度的PDC 刀具材料可使刀具的刃口的質(zhì)量提高，粗粒度的 PDC 刀具材料能夠提高刀具的耐用度，等等。

       （2）PCD復(fù)合片作為切削刀具用的性能與切削特點(diǎn)如下：

       ①PCD的硬度高，僅次于天然金剛石，而且它的硬度和耐磨性具有各向同性，即在各個(gè)方向上各種物理性能保持一致。

       ②具有極高的耐磨性，其耐磨性一般為硬質(zhì)合金的60~80倍。

       ③具有較低的摩擦系數(shù)，因此在用相同的加工參數(shù)對(duì)同種材料進(jìn)行加工時(shí)，使用PCD刀具可顯著降低切削力，降低切削溫度，同時(shí)由于摩擦系數(shù)的降低，工件表面光潔度也有極大的提高。

       ④具有很高的導(dǎo)熱性，是硬質(zhì)合金的1.5~7倍，可以大大的降低切削區(qū)的溫度，提高刀具耐用度。

       ⑤金剛石的線膨脹系數(shù)很小，所以加工精度好。

       二、刀具用PCD復(fù)合片應(yīng)用領(lǐng)域

       聚晶金剛石復(fù)合片也屬于新型復(fù)合超硬材料，是《新材料產(chǎn)業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃》中多次提到要重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)品，并且已成為高端機(jī)床加工的核心部件，被廣泛應(yīng)用于航天工業(yè)、軸承工業(yè)、汽車加工等多個(gè)領(lǐng)域。

       根據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前聚晶金剛石復(fù)合片市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)300億元，同時(shí)隨著我國(guó)水泥工業(yè)、冶金工業(yè)、有色工業(yè)、化工工業(yè)、建筑骨料產(chǎn)業(yè)、鐵路及公路交通建設(shè)、地質(zhì)礦產(chǎn)勘探等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)PCD復(fù)合片的需求還將以每年20%左右的速度遞增。隨著 PCD復(fù)合片刀具材料的研究進(jìn)展，其應(yīng)用已經(jīng)迅速擴(kuò)展到許多制造工業(yè)領(lǐng)域，如鋁和鋁合金、銅和銅合金、硬質(zhì)合金、工程陶瓷、石墨、塑料、橡膠、層板、硅橡膠、巴氏合金、各種復(fù)合材料、玻璃鋼等。特別在汽車制造業(yè)、航天、航空、造船、發(fā)動(dòng)機(jī)制造行業(yè)，可得到廣泛的應(yīng)用。隨著新一代大型六面頂裝置不斷完善，合成腔體的不斷擴(kuò)大， PCD復(fù)合片材料正朝尺寸大型化，質(zhì)量不斷優(yōu)化的方向發(fā)展。PCD復(fù)合片尺寸規(guī)格的大型化是超高壓高溫技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，合成腔體的不斷擴(kuò)大，為大直徑PCD復(fù)合刀具材料的制造創(chuàng)造了必要條件。

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▲ 劉小雨  13837111415