摘要： 人造聚晶金刚石复合片刀具(PCD)，是20 世纪60 年代发展起来的一种超硬刀具。它具有仅次于天然金刚石的硬度和耐磨性、低的摩擦系数、高的导热性、低的线膨胀系数和高的复合抗弯强度， 而应用于高速切削各种有色金属、非金属。其刀具耐用度是硬质合金的几十至几百倍。
我国在60 年代就成功的研制出人造金刚石。又在此基础上， 用高温、高压技术在硬质合金基体上烧结一层聚晶金刚石， 两者形成一体的刀坯。这样就将金刚石的高硬度高耐磨性和硬质合金的韧性结合在一起。这种刀片称人造聚晶金刚石复合片，简称为PCD。
二、人造聚晶金刚石复合片的性能与切削特点：
1．硬度为HV7500 ～ 9000，仅次于天然金刚石，而且它的硬度和耐磨性在各方向一致，不需选向。它的强度由于有韧性较高的硬质合金支撑，其复合抗弯强度σbb可达1500Mpa 。
2．具有很高的耐磨性，其耐磨性一般为硬质合金的60～ 80 倍。在切削硬度较高的(HV>1500)非金属材料时，其刀具耐用度极高。
3．具有较低的摩擦系数，金刚石与有色金属的摩擦系数为0.1～ 0.3，而硬质合金与有色金属的摩擦系数是0.3～ 0.6，这样用PCD 刀具时，可降低切削力和切削温度约1/2～ 1/3 。
4．具有很高的导热性，金刚石的导热系数为146W/m.k ，是硬质合金的1.5～ 7 倍，可以大大的降低切削区的温度，提高刀具耐用度。
5．金刚石的线膨胀系数很小(0.9 ～ 1.18 ×10-6mm/mm. ℃ )，约为一般钢(11 ×10-6mm/mm. ℃ )的1/10。而且由于刀刃锋利，已加工表面冷硬现象小(6 μm左右)，为硬质合金刀具的1/3 左右，所以加工精度好。
6．由于聚晶层晶粒直径一般约为2～ 0.5 μm，它的刃口锋利程度不如天然金刚石刀具， 所以加工精度低于天然金刚石刀具，只能达到表面粗糙度Ra0.2～ 0.05 μm．但它还可以制成尺寸较大的刀片，用于成形加工。
三、PCD 的应用
PCD 刀具主要用于高效切削有色金属和非金属。如铝和铝合金、铜和铜合金、硬质合金、工程陶瓷、石墨、塑料、橡胶、层板、硅橡胶、巴氏合金、各种复合材料、玻璃钢等。特别在汽车制造业、航天、航空、造船、发动机制造行业，可得到广泛的应用。
1．在硅铝合金切削加工中的应用： 美、英、德等国， 采用PCD 刀具加工硅铝合金(含硅量9～ 18％ )的汽车活塞、传动箱、气缸、船用发动机等零件，切削速度Vc=173 ～ 1098m/min ，其刀具寿命为硬质合金刀具寿命的50～ 450 倍；是单晶金刚石刀具的2～ 5 倍。刀具成本为硬质合金的1/5 ～1/6。
2．在铜合金切削加工中的应用：用PCD 刀具加工整流子、连杆套、泵体、滑动轴承和阀体等零件，切削速度Vc=200 ～ 750m/min ,刀具寿命是单晶金刚石刀的1.5～ 60 倍，是硬质合金刀具的300 倍。可省去大量的磨刀和换刀时间。
3．在复合材料加工中的应用： 采用PCD 刀具切削玻璃纤维增强复合材料， 其刀具耐用度是硬质合金刀具的1/20 ，并且加工精度比硬质合金高。
4．在钛合金切削中的应用：用它切削钛合金的效果非常显著，其刀具耐用度为硬质合金刀具的1000 多倍。而且它与钛合金的相互扩散最小。
5．在切削硬质合金中的应用：用PCD 刀具采用Vc=28 ～56m/min ，ap=0.5mm ， f=0.1 ～ 0.3mm/r车削模具用硬质合金(YG15 、YG20) ，效率比磨削高许多倍。
6．在切削砂轮中的应用： 用PCD 刀具车削硬度为HV1800 ～ 2450 刚玉类各种结合剂的砂轮几百个，其刀具磨耗体积与砂轮切除体积比例为1/1350 万。较传统的刀碗车削效率高几十倍，且噪音没有，粉尘也小。
7．在砂轮整修中的应用：用PCD 刀片制作成如图所示的休整工具，来修整磨刀机上的砂轮，具有修整效率高，砂轮修除量小，被修整砂轮表面跳动小而平整，受到社会上的欢迎。
PCD 刀具的性能特点
金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性， 可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具的上述特性是由金刚石晶体状态决定的。在金刚石晶体中，碳原子的四个价电子按四面体结构成键，每个碳原子与四个相邻原子形成共价键，进而组成金刚石结构， 该结构的结合力和方向性很强， 从而使金刚石具有极高硬度。由于聚晶金刚石（ PCD ）的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体，虽然加入了结合剂，其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。但由于PCD 烧结体表现为各向同性，因此不易沿单一解理面裂开。
PCD 刀具材料的主要性能指标：
① PCD 的硬度可达8000HV ，为硬质合金的80 ～120倍；
② PCD 的导热系数为700W/mK ，为硬质合金的1.5 ～ 9 倍，甚至高于PCBN 和铜，因此PCD 刀具热量传递迅速；
③ PCD 的摩擦系数一般仅为0.1 ～ 0.3（硬质合金的摩擦系数为0.4 ～1），因此PCD 刀具可显著减小切削力；
④ PCD 的热膨胀系数仅为0.9 ×10 -6 ～1.18 ×10-6，仅相当于硬质合金的1/5 ，因此PCD 刀具热变形小，加工精度高；
⑤ PCD 刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小，在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤.
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