金剛石是單一碳原子的結(jié)晶體，其晶體結(jié)構(gòu)屬等軸面心立方晶系(一種原子密度最高的晶系)。由于金剛石中碳原子間的連接鍵為sp3雜化共價(jià)鍵，因此具有很強(qiáng)的結(jié)合力穩(wěn)定性和方向性。獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)使金剛石具有自然界物質(zhì)中最高的硬度剛性、折射率、導(dǎo)熱系數(shù)以及優(yōu)良的抗磨損、抗腐蝕性和化學(xué)穩(wěn)定性等。天然金剛石的優(yōu)良特性可滿足精密及超精密切削對(duì)刀具材料的大多數(shù)要求，是理想的精密切削刀具材料。
天然金剛石無(wú)內(nèi)部晶界的均勻晶體結(jié)構(gòu)使刀具刃口理論上可達(dá)到原子級(jí)的平直度與鋒利度，切削時(shí)切薄能力強(qiáng)、精度高、切削力小;天然金剛石的硬度、抗磨損與抗腐蝕性和化學(xué)穩(wěn)定性保證了刀具的超長(zhǎng)壽命，能保證持續(xù)長(zhǎng)久的正常切削，并減少由于刀具磨損對(duì)零件精度的影響;其較高的導(dǎo)熱系數(shù)又可降低切削溫度和零件的熱變形。
因此，天然金剛石作為超硬刀具材料在機(jī)械加工領(lǐng)域有著重要地位并得到了廣泛應(yīng)用，尤其在超精密加工領(lǐng)域(如加工用于原子核反應(yīng)堆及其它高技術(shù)領(lǐng)域的各種反射鏡、用于導(dǎo)彈或火箭中的導(dǎo)航陀螺、計(jì)算機(jī)硬盤基片、加速器電子槍等超精密零件)，采用天然金剛石刀具無(wú)論在價(jià)格上還是在精度上都比傳統(tǒng)加工方法具有明顯優(yōu)勢(shì)。表1為采用天然金剛石刀具與傳統(tǒng)的研磨、拋光方法加工各種反射鏡的精度、價(jià)格比較結(jié)果。
