随着汽车、航空和航天技术的飞速发展，对材料性能及加工技术的要求日益提高。新型材料如碳纤维增强塑料、颗粒增强金属基复合材料（PRMMC）及陶瓷材料得到广泛应用。这些材料具有强度高、耐磨性好、热膨胀系数小等特性，所以对它们进行机加工会大大缩减刀具的使用寿命。开发新型耐磨且稳定的超硬切削刀具是许多高校、科研院所和企业研究的课题。

　　其中金刚石材料集力学、光学、热学、声学、光学等众多优异性能于一身，具有极高的硬度，摩擦系数小，导热性高，热膨胀系数和化学惰性低，是制造刀具的理想材料。本文对金刚石刀具材料作一概述。

　　1、天然单晶金刚石

　　天然单晶金刚石一种各向异性单晶体。硬度达HV9000-10000，自然界最硬物质。这种材料耐磨性极好，制成刀具切削可长时间保持尺寸稳定，所以有很长刀具使用寿命。

　　天然金刚石刀具刃口可以加工到极其锋利。可用于制作眼科神经外科手术刀；可用于加工隐形眼镜曲面；可用于切割光导玻璃纤维；用于加工黄金、白金首饰花纹；最重要用途于高速超精加工有色金属及其合金。如铝、黄金、巴氏合金、铍铜、紫铜等。用天然金刚石制作超精加工刀具其刀尖圆弧部分400倍显微镜下观察无缺陷，用于加工铝合金多面体反射镜、无氧铜激光反射镜、陀螺仪、录像机磁鼓等。表现粗糙度可达到Ra（0.01-0.025）μm。

　　天然金刚石材料韧性很差，抗弯强度很低，仅为（0.2-0.5）Gpa。热稳定性差，温度达到700～800℃时就会失去硬度。温度再高就会碳化。另外，它与铁亲和力很强，一般不适于加工钢铁。

　　2、人造单晶金刚石

　　人造单晶金刚石作为刀具材料，市场上能买到目前有戴比尔斯（DE-BEERS）生产工业级单晶金刚石材料。这种材料硬度略逊于天然金刚石。其它性能都与天然金刚石不相上下。由于经过人工制造，其解理方向尺寸变得可控统一。随着高温高压技术发展，人造单晶金刚石最大尺寸已经可以做到8mm。由于这种材料有相对较好一致性较低价格，所以受到广泛关注。作为替代天然金刚石新材料，人造单晶金刚石应用将会有大发展。

　　3、人造聚晶金刚石

　　人造聚晶金刚石（PCD）高温高压下将金刚石微粉加溶剂聚合而成多晶体材料。一般情况下制成以硬质合金为基体整体圆形片，称为聚晶金刚石复合片。根据金刚石基体厚度不同，复合片有1.6mm、3.2mm、4.8mm等不同规格。而聚晶金刚石厚度一般0.5mm左右。目前，国内生产PCD直径已经达到19mm，而国外如GE公司最大复合片直径已经做到58mm，戴比尔斯公司更达到了74mm。

　　根据制作刀具需要可用激光或线切割切成不同尺寸角度刀头，制成车刀、镗刀、铣刀等。

　　PCD硬度比天然金刚石低（HV6000左右），但抗弯强度比天然金刚石高很多。另外，通过调整金刚石微粉粒度浓度，使PCD制品机械物理性能发生改变，以适应不同材质、不同加工环境需要，为刀具用户提供了多种选择。

　　PCD刀具比天然金刚石抗冲击抗震性能高出很多。与硬质合金相比，硬度高出3-4倍；耐磨性寿命高50-100倍；切削速度可提高5-20倍；粗糙度可达到Ra0.05μm。切削效率高、加工精度稳定。

　　PCD同天然金刚石一样，不适合加工钢铸铁。这种刀具主要用于加工有色金属及非金属材料，如：铝、铜、锌、金、银、铂及其合金，还有陶瓷、碳纤维、橡胶、塑料等。PCD另一大功能加工木材石材。

　　PCD刀具特别适合加工高硅铝合金，因此汽车、航空、电子、船舶工业得到了广泛应用。

　　4、CVD金刚石膜

　　CVD金刚石厚膜一种化学气相沉积法制成金刚石材料。作为刀具材料其硬度高于PCD。由于不含金属结合剂，所以有很高热传导率抗高温氧化性能。但，目前生产CVD材料韧性比较差，它不能用线切割方式进行切割加工，使用上受到了一定限制。由于没有切磨方向性，磨加工工艺性较差，极难磨出象天然金刚石人造单晶金刚石一样锋利刃口。作为切削刀具使用尚处于试验阶段，有待进一步研究开发。