特别是在加工金属基复合材料的过程中，PCD刀具的失效主要由粘结磨损和金刚石晶粒缺陷引发的微观晶间裂纹构成。PCD原料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。利用金刚石摩擦系数低、与有色金属亲和力小的特点，金刚石刀具可有效防止金属与刀具发生粘结。使用金刚石刀具车削铁材料时，由于摩擦产生高温，金刚石溶解于铁，在刀头发生“结瘤”现象，导致刀具不能继续使用。
聚晶金刚石刀具PCD刀具的失效机理
刀具的磨损过程涉及多种类型，如磨料磨损、粘结磨损（也称为冷焊磨损）、扩散磨损、氧化磨损以及热电磨损等。对于聚晶金刚石（PCD）刀具，其失效机制与传统刀具有所不同，主要表现在聚晶层的损伤、粘结磨损和扩散磨损等方面。
特别是在加工金属基复合材料的过程中，PCD刀具的失效主要由粘结磨损和金刚石晶粒缺陷引发的微观晶间裂纹构成。值得注意的是，当加工高硬度且脆性较强的材料时，PCD刀具的粘结磨损并不显著。然而，当面对低脆性材料，如碳纤维增强材料时，情况则不同，刀具的磨损程度会显著增加，此时粘接磨损成为主要的磨损形式。
扩展资料
金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史。在刀具发展历程中，从十九世纪末到二十世纪中期，刀具材料以高速钢为主要代表；1927年德国首先研制出硬质合金刀具材料并获得广泛应用；二十世纪五十年代，瑞典和美国分别合成出人造金刚石，切削刀具从此步入以超硬材料为代表的时期。二十世纪七十年代，人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石（PCD），解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵的问题，使金刚石刀具的应用范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。
金刚石刀具分类金刚石刀具应用范围
金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数，以及与非铁金属亲和力小等优点。可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。接下来小编为大家介绍金刚石刀具分类及金刚石刀具应用范围。
金刚石刀具分类
1、天然金刚石刀具：天然金刚石作为切削刀具已有上百年的历史了，天然单晶金刚石刀具经过精细研磨，刃口能磨得极其锋利，刃口半径可达0.002μm，能实现超薄切削，可以加工出极高的工件精度和极低的表面粗糙度，是公认的、理想的和不能代替的超精密加工刀具。
2、PCD金刚石刀具：天然金刚石价格昂贵，金刚石广泛应用于切削加工的还是聚晶金刚石(PCD)，自20世纪70年代初，采用高温高压合成技术制备的聚晶金刚石(Polycrystauinediamond，简称PCD刀片研制成功以后，在很多场合下天然金刚石刀具已经被人造聚晶金刚石所代替。PCD原料来源丰富，其价格只有天然金刚石的几十分之一至十几分之一。
PCD刀具无法磨出极其锋利的刃口，加工的工件表面质量也不如天然金刚石，现在工业中还不能方便地制造带有断屑槽的PCD刀片。因此，PCD只能用于有色金属和非金属的精切，很难达到超精密镜面切削。
3、CVD金刚石刀具：自从20世纪70年代末至80年代初，CVD金刚石技术在日本出现。CVD金刚石是指用化学气相沉积法(CVD)在异质基体(如硬质合金、陶瓷等)上合成金刚石膜，CVD金刚石具有与天然金刚石完全相同的结构和特性。
金刚石刀具应用范围
1、难加工有色金属材料的加工
加工铜、锌、铝等有色金属及其合金时，材料易粘附刀具，加工困难。利用金刚石摩擦系数低、与有色金属亲和力小的特点，金刚石刀具可有效防止金属与刀具发生粘结。此外，由于金刚石弹性模量大，切削时刃部变形小，对所切削的有色金属挤压变形小，可使切削过程在小变形下完成，从而可以提高加工表面质量。
2、难加工非金属材料的加工
加工含有大量高硬度质点的难加工非金属材料，如玻璃纤维增强塑料、填硅材料、硬质碳纤维/环氧树脂复合材料时，材料的硬质点使刀具磨损严重，用硬质合金刀具难以加工，而金刚石刀具硬度高、耐磨性好，因此加工效率高。
3、超精密加工
随着现代集成技术的问世，机加工向高精度方向发展，对刀具性能提出了相当高的要求。由于金刚石摩擦系数小、热膨胀系数低、导热率高，能切下极薄的切屑，切屑容易流出，与其它物质的亲和力小，不易产生积屑瘤，发热量小，导热率高，可以避免热量对刀刃和工件的影响，因此刀刃不易钝化，切削变形小，可以获得较高质量的表面。
金刚石刀具特点
1、金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性：金刚石是自然界已经发现的最硬的物质；
2、金刚石刀具具有很低的摩擦系数：摩擦系数低，加工时变形小，可减小切削力；
3、金刚石刀具切削刃非常锋利：金刚石刀具的切削刃可以磨得非常锋利；
4、金刚石刀具具有很高的导热性能：金刚石的导热系数及热扩散率高，切削热容易散出，刀具切削部分温度低。
5、金刚石刀具具有较低的热膨胀系数：金刚石的热膨胀系数比硬质合金小几倍，由切削热引起的刀具尺寸的变化很小。
金刚石刀具能车铁件吗
不能。在800摄氏度以上时，金刚石粉会溶解于铁。使用金刚石刀具车削铁材料时，由于摩擦产生高温，金刚石溶解于铁，在刀头发生“结瘤”现象，导致刀具不能继续使用。
通俗点说就是铁和碳亲和性好，温度高了，金刚石里面的碳会往铁里面跑。
专业点的说法 我借用一位大神的解释：
这是由金刚石和铁的晶体结构决定的。在合成金刚石单晶时，第八族金属元素Fe（铁）、Co、Ni、Ru、Rb、Pd、Cs、Ir、Pt、Cr、Mn、Ta等12种元素都可以做触媒原料，都是面心立方或密排六方结构，其中Fe（铁）、Co、Ni这3种元素的晶格常数最接近于金刚石的晶格常数3.56埃。这样的结构在高温高压条件下最容易把石墨转化到金刚石，但是在常压条件下，石墨是稳态，金刚石是亚稳态，这些元素对金刚石具有反催化的作用，使金刚石向石墨转化。由于Fe（铁）的d层电子最少，它和碳原子的亲和力也越强，Fe（铁）碳生成了稳定的Fe3C。
超精密切削加工时为何要使用单晶金刚石作为刀具材料?
金刚石刀具的材料分为三种：天然单晶金刚石刀具（也就是咱们常说的钻石啦~）、人造聚晶金刚石、金刚石烧结体。由于天然金刚石过于昂贵，所以市面上我们常用的都是人造聚晶金刚石刀具。单晶金刚石用作超精密加工的优势：
一、有较高的硬度和耐磨性，在超精密加工时可以最大限度避免刀尖磨损对工件尺寸的影响。
二、有很好的导热性，较低的热膨胀系数。因此，切削加工时不会产生很大的热变形，有利于精密加工。
三、刃面粗糙度较小，刃口非常锋利，可达Ra0.01~0.006μm。因此，能胜任薄层切削，有利于超精密加工。
四、摩擦系数低，切削时不宜产生积屑瘤，因此加工表面质量很高。加工有色金属表面粗糙度可小达Ra0.04~0.012μm，加工精度可达IT5以上。
*注意，金刚石刀具不适合加工钢铁材料，因为金刚石和铁有很强的化学亲和力，在高温下铁原子极易与碳原子作用而使其转化为石墨结构，刀具极易损坏。用作铝硅合金的精加工及超精加工，压缩木材、陶瓷、刚玉、玻璃等的精加工都是不错的选择。
