粉末冶金金剛石工具材料(powdermetallurgydiamondtoolmaterial)

用粉末冶金方法制造的以金剛石為主硬質相、以金屬粉末為主粘結相經固結而成的一種金屬基組合材料，屬超硬材料類。

金剛石為元素碳在高溫高壓下合成的同素異構晶體，其莫氏硬度值為10，是硬度最高的物質。金剛石性質特異，有重要的利用價值，但在自然界資源稀少。50年代美國率先人工合成了金剛石，60年代開始工業生產人造金剛石，并迅速擴展了其具有優異刃磨特性的廣泛工業應用，金剛石工具的工業生產隨之崛起。先是金剛石、磨輪等磨具的生產，用于金屬與非金屬材質的磨削、研磨和拋光。繼而是金剛石鉆頭的生產，用于地質和工程的勘探。隨后石材、建筑、裝飾業的蓬勃發展，金剛石鋸切、鉆孔、研磨等工具的生產更是應運而起，成為材料科學和材料工業中一個重要領域。

金剛石工具的種類繁多，按作用粗分為鉆孔工具、鋸切工具和研磨工具。且按加工對象不同有各自不同的使用條件和技術要求。金剛石工具的制造首先在于將粒狀金剛石與粘結相固結成剛性的整體。固結的方法按粘結相種類分為樹脂型固結、陶瓷型固結、金屬型固結等。金屬型固結除電鍍金屬法外廣泛采用的是粉末冶金方法。金屬型固結按金剛石在金屬基體中包鑲的方式有在金屬基體表層固結(表鑲)，如采用粗顆粒天然金剛石和人造金剛石聚晶體時；有在金屬基體內部固結(孕鑲)，若采用人造金剛石時，孕鑲方式的金屬基體又稱為胎體。粉末冶金方法是金剛石工具生產的主要方法。其優勢在于可充分選用金剛石的品質(強韌度、晶形、粒度)及其數量(濃度)搭配(金剛石配方)和與之相應的金屬胎體的粉末組分的質與量的搭配(胎體配方)，以達到工具因加工對象與條件不同而特定的使用技術要求，如加工效率壽命等等；可經濟易行地采用冷、熱成形固結工藝生產出不同形狀鋸齒節塊甚至不同分層結構的最終工具產品。金剛石工具的加工特性主要取決于金剛石的品質與配方，但要使昂貴的金剛石(一般占工具成本1／3甚至更高)充分發揮刃磨作用，很大程度上有賴于金屬基(胎)體的性能匹配優劣。一般對胎體的重要要求是：對金剛石顆粒的把持(結合)力，除機械嚙合外，所選胎體成分應能賦予金剛石一胎體界面有好的物理化學結合強度；相匹配的機械、物理綜合性能，如耐磨性是與金剛石顆粒的出刃至耗損直接相關，導熱性和減摩性能與高速摩擦生熱及導散熱相關；必要的力學性能、焊接性、耐銹性、耐蝕性等等。胎體的上述性能取決于胎體的成分與顯微組織結構。其設計和研究、開發涉及金屬學和復合、組合材料學等學科豐富的內容，如多元合金化、固溶強化、第二相強化、假合金、外加硬質相、減摩相、非金屬相等等。在實現這一廣泛的金屬一非金屬組合材料開發和生產發展中，粉末冶金方法及其工藝技術顯示了獨特的潛在力。

胎體通常有銅基、鐵基、鎳基、鈷基等多元合金、多相組織體系，開發、生產者遵循工具材料的使用適用性和性能/價格比經濟原則選擇金剛石和相匹配的胎體配方。粉末冶金典型的固結工藝有熱壓工藝，生產焊接型鋸片、鉆頭的金剛石節塊、整體切割小鋸片、砂輪、磨輪、繩鋸刃珠等等；有熔滲工藝生產鉆頭、磨輪等；有冷壓燒結工藝生產小尺寸整體切割鋸片等，并以生產率高而多被采用。