工业主流超硬材料

行业狭义超硬材料一般指维氏硬度>40 GPa,也是磨料、刀具行业常用口径

一、金刚石类(硬度最高)

  1. 天然金刚石:钻石

  2. HPHT 人造单晶金刚石(高温高压法,国内产量最大)

  3. CVD 金刚石(化学气相沉积,单晶 / 多晶薄膜、厚片,散热、光学、刀具)

  4. PCD 聚晶金刚石(金刚石微粉 + 粘结相烧结,木工、有色金属切削、拉丝模)

  5. TSP 热稳定聚晶金刚石(无钴,耐高温,石油钻头)

  6. 纳米孪晶金刚石、ADNR 聚合金刚石纳米棒(实验室 / 前沿,硬度高于普通单晶金刚石)

  7. 朗斯代尔石(Lonsdaleite,六方金刚石):陨石成因,难批量制备光明网

✅ 优点:硬度最高、导热极好;❌ 缺点:高温下和铁族金属反应,不能直接加工钢件

二、立方氮化硼 cBN(PcBN 聚晶立方氮化硼是刀具主力)

  1. cBN 单晶

  2. PcBN 聚晶立方氮化硼(加工淬火钢、铸铁、高温合金首选)

  3. 纤锌矿型氮化硼 w-BN(高压相,前沿超硬相)

✅ 优点:热稳定性好、不和铁反应,适合黑色金属切削;硬度略低于金刚石

三、硼化物、碳化物类(准超硬 / 高硬陶瓷,很多在 20–40GPa 区间)

  • B₄C 碳化硼:防弹、喷嘴、研磨料,轻质高硬

  • WB₂、WB₅ 硼化钨、ReB₂ 二硼化铼(硼化物超硬体系,耐高温)

  • SiC 碳化硅:半导体、耐磨件、磨料

  • TiC、TiN、TiCN(涂层常用,PVD/CVD 刀具涂层)

  • BCN 硼碳氮(三元体系,理论超硬,还在研发)

  • β-C₃N₄(氮化碳,理论预测超硬,很难合成大块)抖音百科

四、其他高硬陶瓷(常和超硬配套使用)

Al₂O₃氧化铝、Si₃N₄氮化硅、ZrO₂氧化锆(硬度达不到狭义超硬,但工业耐磨大量用)

简单对比(核心用途)

  • 金刚石 / PCD:铝、铜、石墨、陶瓷、石材、碳化硅、拉丝模

  • cBN / PcBN:淬火钢、轴承钢、冷硬铸铁、镍基高温合金


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