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刀具用PCD复合片的性能特点
(1)与大单晶金刚石相比,作为刀具材料的PCD复合片具有以下优点:
①晶粒呈无序排列,各向同性,无解理面,因此它不像大单晶金刚石那样在不同晶面上的强度、硬度以及耐磨性有较大区别,以及因解理面的存在而呈现脆性。
②具有较高的强度,特别是 PDC 材料由于有硬质合金基体的支撑而有较高的抗冲击强度,在冲击较大时只会产生小晶粒破碎,而不会像单晶金刚石那样大块崩缺,因而 PCD 或 PDC 刀具不仅可以用来进行精密切削加工和普通半精密加工,还可用作较大切削量的粗加工和断续加工(如铣削等),这大大扩充了金刚石刀具材料的使用范围。
③可以制备大块 PDC 金刚石复合片刀具坯料,满足大型加工刀具如铣刀的需要。
④可以制成特定形状以适合于不同加工的需要。由于 PDC 刀具大型化和加工技术如电火花和激光切割技术的提高,三角形、人字形以及其他异形刀坯均可加工成形。为适应特殊切削刀具的需要还可设计成包裹式、夹心式与花卷式 PDC 刀具坯料。
⑤可以设计或预测产品的性能,赋予产品必要的特点以适应它的特定用途。比如选择细粒度的PDC 刀具材料可使刀具的刃口的质量提高,粗粒度的 PDC 刀具材料能够提高刀具的耐用度,等等。
(2)PCD复合片作为切削刀具用的性能与切削特点如下:
①PCD的硬度高,仅次于天然金刚石,而且它的硬度和耐磨性具有各向同性,即在各个方向上各种物理性能保持一致。
②具有极高的耐磨性,其耐磨性一般为硬质合金的60~80倍。
③具有较低的摩擦系数,因此在用相同的加工参数对同种材料进行加工时,使用PCD刀具可显著降低切削力,降低切削温度,同时由于摩擦系数的降低,工件表面光洁度也有极大的提高。
④具有很高的导热性,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,所以加工精度好。
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刀具用PCD复合片应用领域
聚晶金刚石复合片也属于新型复合超硬材料,是《新材料产业“十四五”发展规划》中多次提到要重点发展的产品,并且已成为高端机床加工的核心部件,被广泛应用于航天工业、轴承工业、汽车加工等多个领域。