中國粉體網訊  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，CBN的硬度僅次于金剛石。這兩種超硬磨料的硬度都遠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合金、高速鋼等硬質工具材料，應用于機械加工領域充當砂輪磨料時，具有磨損慢、磨削比高、磨削力小、發熱量少等優點，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加工技術中都有著不可替代的地位。

金剛石

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

金剛石晶體結構

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氣相沉積法。依據晶體結構差異，金剛石可細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10000kgf/mm²以上，與此同時，金剛石具備優異的耐磨性、良好的導熱性，這使得金剛石磨料在研磨高硬度材料時具有顯著優勢，其廣泛應用在硬質合金加工、光學加工、半導體拋及高硬度鉆頭和切割工具等多種領域。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生化學反應，引起化學磨損，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

立方氮化硼（CBN）

立方氮化硼是由氮原子和硼原子所構成的立方結構的晶體，它是在高壓高溫條件下，由六方氮化硼（hBN）轉變而成的，是一種高強度、高耐磨的超硬磨料，具有接近金剛石的出色硬度，以及出色的熱穩定性，被認為是磨料有史以來最偉大的技術進步之一。與氧化鋁和碳化硅等傳統磨料相比，CBN磨料具有高硬度、高耐磨性和導熱性，其耐磨性和硬度是傳統磨料的四倍以上，其獨特的化學性質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域獲得廣泛應用。超硬材料磨具是指以金剛石或立方氮化硼為磨料，借助于結合劑或其他輔助材料，在一定的生產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，是我國最早出現的超硬材料制品之一，其產品種類主要包括固結磨具、涂附磨具、膏狀液態磨具三大類，根據結構、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：金剛石結構與功能研究綜述

2.王光祖：立方氮化硼（CBN）特性綜述

3.林峰：超硬材料的研究進展

4.氮硼科技

（中國粉體網編輯整理/石語）

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