王和彬

[摘 要]隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與增強(qiáng)，社會(huì)各行各業(yè)都有了較大的進(jìn)步。在經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展后，當(dāng)前我國(guó)超硬材料不管在質(zhì)量、產(chǎn)量上，還是在品種、應(yīng)用上，都得到了很大的市場(chǎng)發(fā)展空間。我國(guó)已經(jīng)由原本的超硬材料大國(guó)邁進(jìn)了超硬材料強(qiáng)國(guó)的行列。隨著市場(chǎng)發(fā)展需求的不斷變動(dòng)，我國(guó)應(yīng)重視金剛石、立方氮化硼單晶、聚晶/復(fù)合片等的發(fā)展水平，對(duì)其總產(chǎn)量及質(zhì)量水平加大關(guān)注力度，為今后的發(fā)展奠定牢固的基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]超硬材料；市場(chǎng)發(fā)展；質(zhì)量對(duì)比；評(píng)述；今后發(fā)展

中圖分類號(hào)：F416.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）21-0142-01

1、論述當(dāng)前我國(guó)超硬材料的發(fā)展?fàn)顩r

1.1 金剛石單晶

首先從產(chǎn)量角度對(duì)金剛石單晶進(jìn)行論述，目前我國(guó)的金剛石產(chǎn)量在世界上已經(jīng)位居前列，從上個(gè)世紀(jì)九十年代開(kāi)始每年的生產(chǎn)量都呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在全球總金剛石產(chǎn)量中我國(guó)已占據(jù)百分之九十五左右的比例，在今后的發(fā)展中將不斷增長(zhǎng)。

其次，要說(shuō)的就是金剛石的粒度及主要用途。金剛石一般根據(jù)粒度的不同被分為了不同的類型，如：?jiǎn)尉Т箢w粒、特粗顆粒、中粗顆粒及細(xì)顆粒金剛石等等，首先介紹的是單晶大顆粒，這種類型的金剛石是當(dāng)前人造金剛石中最大的一種，多采取籽晶法生產(chǎn)，主要目標(biāo)：一方面可直接切磨后做成金剛石刀具，另一方面可代替部分天然金剛石做寶石用，所以多稱其為寶石級(jí)金剛石。用它做靜態(tài)超高壓的壓砧也是極好的代用品。大尺寸單晶金剛石是高質(zhì)量的探測(cè)器材料，特別適合需要極高探測(cè)靈敏度的應(yīng)用環(huán)境。單晶金剛石是粒子、輻射探測(cè)器的首選材料。單晶金剛石由于不存在晶界缺陷，透光率高于微米、納米金剛石膜，在光學(xué)窗口等領(lǐng)域有更廣泛的應(yīng)用。特粗顆粒金剛石：一般指1～3mm，目前已經(jīng)可以用直接合成法獲得透明度和晶體形態(tài)都相當(dāng)好的單晶顆粒。粗顆粒金剛石：一般指0.5～1mm的金剛石，這類產(chǎn)品做滾輪是相當(dāng)好的。中粗顆粒金剛石：一般指30～60#，這類產(chǎn)品在金剛石鉆探，特別是石材加工方面發(fā)揮了極好的作用。中細(xì)粒金剛石：多數(shù)指70～120#，是石材、玻璃、陶瓷加工的很好選擇，所以促使了這部分粒度的開(kāi)發(fā)。細(xì)顆粒金剛石：多數(shù)指120～320#，是磁性材料、硬質(zhì)合金等的加工良好材料，現(xiàn)在為了提高加工精度，不少已攺用。而且有的磨磁性材料的砂輪往往都做得相當(dāng)大。目前生產(chǎn)工藝水平已經(jīng)相當(dāng)好，是達(dá)到鏡面精度拋光的首選產(chǎn)品，也廣泛應(yīng)用于電子-微電子產(chǎn)業(yè)。

最后講到的則是金剛石的品質(zhì)。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展和進(jìn)步，在當(dāng)今社會(huì)上金剛石已經(jīng)被廣泛運(yùn)用到多個(gè)領(lǐng)域中，但是在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中不同的粒度、要求對(duì)品質(zhì)多少會(huì)有影響。本文主要圍繞作為石材或鉆探工具常用到的幾種粒度金剛石為例進(jìn)行詳細(xì)論述。在我國(guó)上世紀(jì)末期金剛石的片狀觸媒合成工藝運(yùn)行時(shí)，金剛石高品質(zhì)的只可合成到180～200N，而且每個(gè)品質(zhì)按國(guó)標(biāo)都有確定值，不過(guò)在市場(chǎng)上不經(jīng)常用。更高的公斤數(shù)只見(jiàn)于標(biāo)準(zhǔn)，很難有產(chǎn)品。而且非常簡(jiǎn)單，用一項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)，金剛石質(zhì)量就全部包含其中。而新的質(zhì)量表征必須有顏色、晶形、透明度、雜質(zhì)含量、TI、TTI、粒度峰值等。

1.2金剛石聚晶與復(fù)合片

先前，人們想獲取較大顆粒的金剛石，但是又沒(méi)有理想的方法獲取，此時(shí)聚晶就產(chǎn)生了。通過(guò)對(duì)純天然的金剛石進(jìn)行考察發(fā)現(xiàn)，在大自然中其實(shí)有很多與其類似的種類，如：圓粒金剛石、黑色金剛石、巴拉斯型，這就是我們發(fā)展金剛石聚晶的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，又發(fā)明了以硬質(zhì)合金作為襯底的復(fù)合片，這樣進(jìn)一步提高了聚晶的適用性。

1.2.1形態(tài)與產(chǎn)量

實(shí)際上，要想準(zhǔn)確評(píng)定聚晶形態(tài)，就要在了解其實(shí)際用途的基礎(chǔ)上才能完成，對(duì)于聚晶的形態(tài)早在上個(gè)實(shí)際七十年代就有人提出了多層、密集排列等原則性理念，并且得到了廣泛的應(yīng)用，不同形態(tài)的聚晶自有專業(yè)廠家給予提供模具，使合成者大為省心省力！目前，國(guó)外多數(shù)都是制作復(fù)合片予以應(yīng)用。而國(guó)內(nèi)是聚晶和復(fù)合片同時(shí)生產(chǎn)，而且聚晶的生產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于復(fù)合片。

1.2.2磨耗比與應(yīng)用

早前，在對(duì)金剛石的磨耗比進(jìn)行測(cè)定時(shí)發(fā)現(xiàn)，其磨耗比非常的低，但是在經(jīng)過(guò)了創(chuàng)時(shí)間的發(fā)展之后有了很大的提升，但是由于其可比性不高，所以只當(dāng)做是參考依據(jù)而已。但是聚晶磨耗比也不是越高越好，應(yīng)該因用途不同而有差異。

1.3 立方氮化硼

與金剛石相比，我國(guó)還有另外一種起步較晚的超硬材料，那就是立方氮化硼，該超硬材料由于應(yīng)用范圍不如金剛石的廣泛，所以在產(chǎn)量方面與金剛石有很大的差距，現(xiàn)如今在全球的總產(chǎn)量并不多。盡管它還是有著自己獨(dú)到的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。結(jié)合立方氮化硼的工藝、質(zhì)量及應(yīng)用我們作了分類，這應(yīng)該是代表了國(guó)內(nèi)的水平。（1）黑色低強(qiáng)度立方氮化硼：黑色、單晶體、低強(qiáng)度、易破碎。廣泛用于樹(shù)脂結(jié)合劑立方氮化硼系列產(chǎn)品。（2）黑色中等強(qiáng)度立方氮化硼：黑色、中等塊狀、中等強(qiáng)度、具較高的熱穩(wěn)定性，兼顧了磨削效率和產(chǎn)品壽命，破碎強(qiáng)度和破碎特性較穩(wěn)定、均衡。廣泛用于陶瓷結(jié)合劑立方氮化硼系列產(chǎn)品。2 我國(guó)超硬材料的發(fā)展

在今后的市場(chǎng)發(fā)展中，超硬材料將向著更加先進(jìn)化、針對(duì)性、方向性的層面不斷前進(jìn)，同時(shí)還應(yīng)加大對(duì)超硬材料制品的推進(jìn)速度，這些將成為今后市場(chǎng)發(fā)展過(guò)程中的主要問(wèn)題。以下是針對(duì)超硬材料的發(fā)展進(jìn)行了深入的論述。

首先，對(duì)于普通的磨料來(lái)講無(wú)法進(jìn)行再生，但是金剛石有所不同，它屬于碳，而碳能夠在大自然中不斷的循環(huán)產(chǎn)生，從而形成一個(gè)產(chǎn)物鏈，屬于一項(xiàng)可再生的經(jīng)濟(jì)，且能夠良性循環(huán)，這是普通的原材料無(wú)法比的。在對(duì)金剛石進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)可以不斷的重復(fù)利用。金剛石具有高的電子、空穴遷移率，高的擊穿電壓，高的熱傳導(dǎo)率，摻雜可半導(dǎo)體化，是一種很有希望的高溫半導(dǎo)體材料，它的商業(yè)價(jià)值也將是巨大的。

3、結(jié)論

在今后的市場(chǎng)發(fā)展過(guò)程中，我們要充分重視我國(guó)超硬材料的發(fā)展?fàn)顩r，從不同的角度對(duì)其進(jìn)行研究和分析。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展將超硬材料普及到低碳經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，充分利用我國(guó)先進(jìn)的技術(shù)，重視新方法的研究等方面闡述了我國(guó)超硬材料高速發(fā)展的可能性、必然性；我國(guó)在高速發(fā)展金剛石的今天，不僅是穩(wěn)定的金剛石大國(guó)，同時(shí)已經(jīng)步入世界超硬材料的強(qiáng)國(guó)。但是還有很多工作需要去做，我們一定要在全球超硬材料和制品行業(yè)都烙上“中國(guó)制造”的印證，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)騰飛服務(wù)！

參考文獻(xiàn)：

[1]王光祖主編，納米金剛石[M].鄭州：鄭州大學(xué)出版社，2009.

[2]方嘯虎等編著.現(xiàn)代超硬材料與制品[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2011（待出版）.