人造金刚石(artificial diamond)

按照特定的制造工艺合成的金刚石。世界各国生产人造金刚石有多种方法(见表)。其中熔媒法用得最多；而外延生长法特别引人瞩目，是一种有发展前景的方法。

金刚石的合成方法

静态超高压高温法用静态超高压高温设备即机械高压法，压缩传压介质产生(0.3～0.8)×10⁴MPa(采取特殊手段可超过1×10⁴MPa)的超高压，并利用交流(或直流)电流通过发热体，以直接(或间接)的方法合成对腔加热而产生1000～2000℃高温的方法。主要用于金刚石、立方氮化硼等超硬材料的合成。用静压法合成的主要优点是：能较长时间地保持稳定的超高压高温条件，而且易于控制。但制造超高压高温设备技术要求较高，硬质合金、钢材等材料的消耗量也较大。

静态超高压高温法又可分为静态超高压高温触媒法和静态超高压高温直接转变法。前者是目前生产超硬材料的主要方法。

晶种生长法以晶种为基底，借助合成腔中适当的温度梯度，使原料以晶格的形式沉析在晶种上，是使晶体长大的一种方法，也是静压生长晶体方法之一。用晶种法生长金刚石时，采用静态超高压高温设备，通常以小颗粒金刚石为晶种，金刚石粉或石墨为碳源，在试样两端的溶剂(触媒金属)上放置晶种，在超高压高温条件下，使腔体中心高温区的碳溶解，并扩散至位于两端低温区的金刚石晶种上析出而长大。晶种法主要用于生长优质大单晶金刚石，但它的生长速率慢，需长时间严格控制稳定的压力和温度条件，因此成本高。

动态超高压高温法利用动态冲击波技术，使含碳物质直接转变成金刚石的一种方法。烈性炸药爆炸时，动态冲击波在介质中高速传播，产生很高的压力和温度。用这种方法一般可产生几千到几万MPa的压力，压力是通过测量冲击波在介质中的传播速度、介质质点的速度和介质的初始密度等来确定的。温度测量较为困难，一般采用估算方法，例如可用热力学方法推出介质温度。

早在19世纪人们已着手利用爆炸能进行超硬材料的试验。但在爆炸的载荷下成功地合成出金刚石，那是1961年的事。

40多年来，爆炸金刚石的制造技术和工艺水平已发展到新的阶段。用爆炸法合成金刚石的重要性在于，不仅是不需要采用复杂的压机和稀缺的硬质合金，使制取超硬材料在工艺上成为可能，而且还与静态载荷条件下合成的金刚石的某些性质有所不同(大的比表面，尖细的多晶结构)。

应用爱尔兰德贝尔斯公司(DeBearsCO.)生产的系列产品，广泛用于石材加工、建筑工业及其工具业，具有代表性。

SDA系列用途见表1、表2。

表1 推荐应用于石材加工的金刚石

表2 推荐应用于建筑业的金刚石

MDA100是一种强度特别高的人造金刚石，所生产的粒度小于粒度号80。就其强度而言，MDA100可以被认为是SDA100的姐妹材料，因此，它被推荐用在石材业和建筑业中遇到的最坚韧的材料加工上。这种材料系应用在切断用的锯片、砂轮、铣削工具以及需要较细粒度磨粒的其他金刚石工具上。

MDAS是由晶形完好、强度高的块状单晶所构成，所有晶粒均匀透明，切削刃完好。MDAS是SDA85的一个姐妹产品，因此，可以用于加工范围宽广的非金属材料，在这种加工中需要采用磨粒粒度小于粒度号80的磨粒。除了应用于金属结合剂的工具之外，这种材料被认为也可应用于要求强度高以成型石材工件的电镀工具中。

MDA是一种比MDAS稍脆的材料。并可以作为一种理想的磨料应用在切断用锯上。

CDA系金刚石是用于树脂结合剂的。

CDA颗粒以一种受控的方式逐渐地破裂，从而确保新的、锋利的切削刃呈现在工件面前。这些颗粒也具有高度不规则的表面，这在砂轮的粘结中为获得良好的粘结强度所必须的，这些特性使其在磨削硬质合金中具卓越的性能，而且，在树脂粘结的磨粒(大多数包覆金属)的整个系列中，CDA现在已成为主要产品，见表3。

表3 CDA系产品应用类别

由表3所见，在湿磨和干磨硬质合金中推荐采用的金刚石磨粒种类CDA55N是适用于湿磨和干磨的最佳通用磨料。对于干磨，除非随同碳化钨一起磨削的还有占比例很大的钢(即磨削钢及硬质合金)，否则CDA-M是最合适的磨料。对于磨削含钢比率高(对于干磨，高于30%，而对于湿磨高于40%)的复合材料，DXDAMC是令人满意的磨粒。