多晶金刚石是一种由许多微小金刚石晶体组成的材料。

多晶金刚石

结构特点

多晶金刚石主要由直径约3-10纳米的微晶组成，这些微晶通过共用晶面聚集而成，其结构与天然的黑金刚石（Carbonado）极为相似。

制备方法

最初由美国杜邦公司发明，采用爆轰法制备，利用高爆速炸药定向爆破的冲击波产生高温高压，使金属飞片加速撞击石墨片，从而将石墨转化为多晶金刚石。此外，化学气相沉积（CVD）、高温高压（HPHT）合成等方法也可用于制备多晶金刚石。

性能特点

硬度与耐磨性：接近单晶金刚石，适配复杂磨损场景

多晶金刚石的硬度虽略低于单晶金刚石（莫氏硬度10，显微硬度约9000-10000 HV），但仍属于当前人工合成材料中硬度最高的类别之一（显微硬度约7000-8500 HV），远高于硬质合金（约1500-2000 HV）、氧化铝陶瓷（约2000-2500 HV）等传统耐磨材料。

其耐磨性优势体现在“全域均匀耐磨”：由于晶粒无序排列，不存在单晶金刚石的“解理面”（沿特定晶面易断裂的薄弱环节），因此在研磨、切削等过程中，磨损更均匀，不会因局部解理断裂导致耐磨性能骤降，尤其适合蓝宝石、陶瓷、硬质合金等硬脆材料的长期加工。

韧性与抗崩裂性：显著优于单晶金刚石，适配冲击场景

这是多晶金刚石最核心的性能优势之一。

- 单晶金刚石因晶体结构有序，受外力冲击时易沿解理面开裂，韧性较差；

- 多晶金刚石的微小晶粒（通常3-10纳米）通过晶界结合，晶粒间的错位和晶界能有效“分散冲击应力”，避免应力集中导致的大面积破碎。其断裂韧性可达3-5 MPa·m^(1/2)，是单晶金刚石的2-3倍，因此能承受更高的切削冲击力或研磨压力，不易出现“崩刃”“掉块”等失效问题，适合加工有一定冲击载荷的工件。

自锐性：持续生成新切削/研磨刃，保障加工稳定性

多晶金刚石在使用过程中，表面的微小晶粒会因受力或磨损“逐层、微量剥落”，而非大块崩裂。每一层晶粒剥落后，下方新的晶粒会自然形成新的切削刃或研磨面，且新刃口的硬度和锋利度始终保持在较高水平，即“自锐性”。

这一特性使其无需频繁修整，能长期维持稳定的加工精度和效率，尤其适合半导体硅片、LED蓝宝石衬底等要求“超精密、长时连续加工”的场景。

导热性：高热导率+低膨胀，适配散热需求

多晶金刚石的热导率可达1000-2000 W/(m·K)，是纯铜（约401 W/(m·K)）的2.5-5倍、纯铝（约237 W/(m·K)）的4-8倍，仅略低于单晶金刚石（约2200-2500 W/(m·K)）。同时，其热膨胀系数极低（约1.5×10^-6 /K，接近硅的热膨胀系数），在高温下不易因热胀冷缩产生变形或开裂。

这种“高热导+低膨胀”的组合，使其成为理想的电子散热材料——可制成热沉（Heat Sink）用于半导体激光器、IGBT功率模块、5G芯片等大功率电子器件，快速导出器件工作时产生的热量，避免因过热导致性能衰减或损坏。

化学稳定性与界面亲和性：适配多材料加工

多晶金刚石在常温下化学性质稳定，不与酸（除强氧化性酸如浓硝酸与浓盐酸的混合液“王水”）、碱、有机溶剂发生反应，也不与铝、铜、镁等有色金属及玻璃、陶瓷等非金属材料发生“粘黏”（即低亲和性）。

这一特性使其在加工过程中：

- 不会因化学反应污染工件表面（如加工半导体材料时避免杂质引入）；

- 不会出现“粘刃”现象（如加工铝合金时，传统刀具易粘铝屑导致加工表面粗糙，而PCD刀具可保持表面光洁），大幅提升加工品质。

多晶金刚石欢迎咨询长春博盛量子，0431-85916189