PCD復合片全稱是聚晶金剛石復合片(polycrystalline diamond compact，PDC)，該產品按照用途細分為兩種：油田鉆探和切削刀具。為更好的區分二者，通常將油田鉆探用聚晶金剛石復合片簡稱為PDC，切削刀具用聚晶金剛石復合片簡稱為PCD復合片。PCD復合片是采用金剛石微粉與硬質合金襯底在超高壓高溫（5.5GPa以上，1500℃以上）條件下燒結而成的一種復合材料，這種材料不僅具有金剛石的高硬度和高耐磨性，同時還具有硬質合金的韌性和可焊接性等特點，是制造切削刀具、鉆井鉆頭及其他耐磨工具的理想材料。我國于1987年在國產六面頂壓機上首次成功合成出了PDC，并應用于鉆探領域，隨著設備及材料、工藝等多方面的改進提高，在2003年才正式推出刀具用國產PCD復合片，此后我國PCD復合片質量不斷改進提高，近年來產量和質量都有了長足進步。

       一、刀具用PCD復合片的性能特點

       （1）與大單晶金剛石相比，作為刀具材料的PCD復合片具有以下優點：

       ①晶粒呈無序排列，各向同性，無解理面，因此它不像大單晶金剛石那樣在不同晶面上的強度、硬度以及耐磨性有較大區別，以及因解理面的存在而呈現脆性。

       ②具有較高的強度，特別是 PDC 材料由于有硬質合金基體的支撐而有較高的抗沖擊強度，在沖擊較大時只會產生小晶粒破碎，而不會像單晶金剛石那樣大塊崩缺，因而 PCD 或 PDC 刀具不僅可以用來進行精密切削加工和普通半精密加工，還可用作較大切削量的粗加工和斷續加工（如銑削等），這大大擴充了金剛石刀具材料的使用范圍。

       ③可以制備大塊 PDC 金剛石復合片刀具坯料，滿足大型加工刀具如銑刀的需要。

       ④可以制成特定形狀以適合于不同加工的需要。由于 PDC 刀具大型化和加工技術如電火花和激光切割技術的提高，三角形、人字形以及其他異形刀坯均可加工成形。為適應特殊切削刀具的需要還可設計成包裹式、夾心式與花卷式 PDC 刀具坯料。

       ⑤可以設計或預測產品的性能，賦予產品必要的特點以適應它的特定用途。比如選擇細粒度的PDC 刀具材料可使刀具的刃口的質量提高，粗粒度的 PDC 刀具材料能夠提高刀具的耐用度，等等。

       （2）PCD復合片作為切削刀具用的性能與切削特點如下：

       ①PCD的硬度高，僅次于天然金剛石，而且它的硬度和耐磨性具有各向同性，即在各個方向上各種物理性能保持一致。

       ②具有極高的耐磨性，其耐磨性一般為硬質合金的60~80倍。

       ③具有較低的摩擦系數，因此在用相同的加工參數對同種材料進行加工時，使用PCD刀具可顯著降低切削力，降低切削溫度，同時由于摩擦系數的降低，工件表面光潔度也有極大的提高。

       ④具有很高的導熱性，是硬質合金的1.5~7倍，可以大大的降低切削區的溫度，提高刀具耐用度。

       ⑤金剛石的線膨脹系數很小，所以加工精度好。

       二、刀具用PCD復合片應用領域

       聚晶金剛石復合片也屬于新型復合超硬材料，是《新材料產業“十四五”發展規劃》中多次提到要重點發展的產品，并且已成為高端機床加工的核心部件，被廣泛應用于航天工業、軸承工業、汽車加工等多個領域。

       根據統計，目前聚晶金剛石復合片市場規模超過300億元，同時隨著我國水泥工業、冶金工業、有色工業、化工工業、建筑骨料產業、鐵路及公路交通建設、地質礦產勘探等相關產業的快速發展，國內PCD復合片的需求還將以每年20%左右的速度遞增。隨著 PCD復合片刀具材料的研究進展，其應用已經迅速擴展到許多制造工業領域，如鋁和鋁合金、銅和銅合金、硬質合金、工程陶瓷、石墨、塑料、橡膠、層板、硅橡膠、巴氏合金、各種復合材料、玻璃鋼等。特別在汽車制造業、航天、航空、造船、發動機制造行業，可得到廣泛的應用。隨著新一代大型六面頂裝置不斷完善，合成腔體的不斷擴大， PCD復合片材料正朝尺寸大型化，質量不斷優化的方向發展。PCD復合片尺寸規格的大型化是超高壓高溫技術發展的必然產物，合成腔體的不斷擴大，為大直徑PCD復合刀具材料的制造創造了必要條件。

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▲ 劉小雨  13837111415