金剛石
金剛石是目前已知礦物材料中硬度（dù）最高、熱（rè）傳導性最好的（de）物質，與各種金屬（shǔ）、非金屬材料配對摩擦的磨損量僅為硬質合金的1/50～1/800，是製作切削刀具最理想的材料。然而，天然單晶（jīng）金剛（gāng）石（shí）僅用於製作（zuò）首飾及某些（xiē）有色金屬的超精密加工。刀具用人造大（dà）顆粒單晶金剛石盡管目前De Beers公司、住（zhù）友電工等（děng）均（jun1）已工（gōng）業化生產，但還沒有進入大量應用階段。
金剛石刀具的切削刃非（fēi）常鋒利(這對切下極小斷麵的切屑是（shì）很重要的)，刃部粗（cū）糙度很小（xiǎo），摩（mó）擦係數又低，切削時不易產生積屑瘤，加工表麵質量高。加工有（yǒu）色金屬時，表麵粗糙度可達到Ra0.012µm，加工精度可達到IT5級以上。
金剛石（shí）刀具有三種：天然單晶金剛石刀（dāo）具、整體人造聚晶金剛石刀具、金剛（gāng）石複合刀（dāo）具。天然金剛石刀具（jù）由於成本較高等原因，在實際生產中應（yīng）用較少。人造金剛石是通過合（hé）金（jīn）觸媒的作用（yòng），在高溫高壓下由石墨轉化而成。金剛石複合刀片是（shì）在硬質合金基體上經過高（gāo）溫、高壓等（děng）先進工（gōng）藝燒結一層約0.5～1µm厚的金剛石，這種材料（liào）是（shì）以硬質合金（jīn）做基體，其機械性（xìng）能（néng）、熱傳導性和膨脹係數都近似於硬質（zhì）合金，基體上的人造多晶金剛石磨（mó）料中的金剛石晶體呈不規則排列，其硬度和耐磨性在各個方向（xiàng）都是（shì）均勻的。
聚晶金剛石(簡稱PCD)是由經過篩選的人造金剛（gāng）石微晶體（tǐ）在高溫高壓下燒結而成。在燒結過程中，由於添加劑的加入，使金（jīn）剛（gāng）石晶體間形成（chéng）以TiC、SiC、Fe、Co和Ni等為主要成分的結合（hé）橋。金剛石晶體以共價鍵的結合形成牢固地嵌於結（jié）構橋構成的堅強骨架中，使PCD的強度和韌性都大大提高，其硬度約為9000HV，抗彎強度為O.21～0.48GPa，導熱係數為20.9J/cm·sµ℃，熱膨脹係數為3.1×10-6/℃。現在（zài）使用的聚晶金剛石刀具大多是PCD與硬質合金基體燒結形成（chéng）的複（fù）合體，即（jí）在硬質合（hé）金基體上燒結上一（yī）層PCD。PCD的厚度（dù）一般為0.5mm和0.8mm，由於底層為硬質合金，焊（hàn）接方便（biàn）；又由於PCD結合橋的導電性，使得PCD便（biàn）於切割加工成各（gè）種形狀，製成各種刀具，成（chéng）本遠遠低於天然（rán）金（jīn）剛石。
聚晶金剛（gāng）石（shí）(PCD)可加工各種有色（sè）金屬和極耐磨的高性能非金屬材料（liào），如鋁、銅、鎂及其合金（jīn），硬質合金，纖維增強塑料，金屬（shǔ）基複合材料，木材（cái）複合材料等。PCD刀具材料中金剛（gāng）石晶粒平均尺寸不同，對性能產生的影響也不同，晶粒尺（chǐ）寸越大，其耐磨性越高。在相近的刃口加工量下，晶粒（lì）尺（chǐ）寸越小，則刃口質量越（yuè）好。選用晶粒尺寸為10～25µm的PCD刀具（jù），可以500～1500m/min的高（gāo）速切削Si含量12～18%的矽（guī）鋁（lǚ）合金，晶粒尺寸8～9µm的PCD加工Si含量小於12%的鋁合金。超精密（mì）加工，則應選用晶粒尺寸（cùn）小的（de）PCD刀具。PCD的耐磨性在超過700℃時會減弱，因（yīn）其結構中含有金屬Co，會促進（jìn）“逆向反應”即由金（jīn）剛石向石墨轉變。PCD有較（jiào）好的斷裂韌性，可以進行斷續切削，可以以2500m/min的高速端銑Si含量10%的鋁合（hé）金。
可利用金剛石材料的高硬度、高（gāo）耐磨性、高（gāo）導熱性及低摩擦係數實現有色金屬及耐（nài）磨非（fēi）金屬材料的高精度、高效率、高穩定性和高表麵光潔（jié）度加工（gōng）。在切削加工（gōng）有色金（jīn）屬時，PCD刀具的壽命是硬（yìng）質合（hé）金刀具的幾十倍甚至幾百倍，是（shì）目前鋁活塞精密加工的理想刀具。例如：精（jīng）車活塞環槽、精鏜（táng）活塞銷（xiāo）孔、精車活塞外圓、精（jīng）車（chē）活塞頂（dǐng）麵等工序。
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