最轻最坚硬的材料（它是世界上最硬材料）

“钻石恒久远，一颗永留传”，在生活中钻石是财富和爱情的象征。而钻石呢，就是经过琢磨的金刚石。

金刚石是自然界已知最硬的物质，很多人对它们充满了好奇。小到手机屏幕，大到航天零部件，都需要采用超硬材料磨具进行磨削加工，想把一切材料打磨好，金刚石必不可少。

随着我国国民经济的发展，高硬度、难加工材料不断出现，机械加工、地质勘探、石油开采、冶金、电子工业和军工系统对金刚石的需求日益增多。而我国是个天然金刚石矿源稀少的国家，开采更是远远满足不了需求，进口几乎处于绝望。至此，人造金刚石课题提上国家经济发展的议事日程。

那么，人造金刚石到底是什么？和天然金刚石有什么区别？经过几十年的发展，中国的人造金刚石发展的怎么样呢？

一、人造金刚石简介

自然界的材料，按照莫氏硬度可分为10级，金刚石的硬度为莫氏10级，是目前所发现的自然界中最硬的物质，其化学成分为碳（C），是石墨的同素异形体，密度为3.52g/cm3。金刚石分为天然与人造两类。

天然金刚石

天然金刚石是一种稀有、贵重的非金属矿产，质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，又称钻石。

人造金刚石

人造金刚石是以石墨、金属触媒为主要原料，采用高温、高压原理合成的人工晶体。

金刚石的分类

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世界上的天然金刚石矿藏绝大部分集中于非洲。储量最大的是扎伊尔，达5亿克拉，占全世界总储量的一半左右，其次是南非、坦桑尼亚等国。此外，南美洲的巴西、亚洲的印度、中国等地区也都有金刚石资源。

天然金刚石含矿量不高，提取困难，经过一系列工序进行破碎、提纯与分选，才能从几吨矿石中得到1克拉纯金刚石。因此，世界上工业金刚石主要是人造金刚石。

金刚石一般适台于加硬质合金、硬而脆的非金属材料、铜铝等有色金属及其合金以及橡胶、树脂之类的软韧材料。金刚石工业制品主要有磨具、锯切工具、钻探工具、切削工具、修整工具、拉丝模具、特殊仪器元件及其他工具。

人造金刚石的性能特点

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二、人造金刚石发展历程

20世纪50年代

1354年美国G.E公司（现在的D. I公司)研制成功了世界上第一颗人造金刚石。随后在美国开始小规模生产。

20世纪60年代

人造金刚石进入产业化阶段，工业生产初具规模。这一阶段金刚石主要用来制作磨具。

20世纪70年代

金刚石磨具迅速发展；同时金刚石的应用范围也扩展到钻探工具和切削工具。

20世纪80年代

金刚石锯切工具得到快速发展，成为与金刚石磨具和钻探工具并列的用量最大的三大类金刚石工具之一。

20世纪90年代

金刚石单晶和聚晶都迸入了向着看高质量、低成本、多品种、专用化、系列化的目标全面大发展。

三、人造金刚石的应用

四、人造金刚石产业链

五、主要工艺流程

六、人造金刚石市场分析

我国2013年人造金刚石产量达151亿，产量占全球总产量的90%以上。我国已成为全球人造金刚石第一生产大国和消费国。由于人造金刚石具有众多优异性能，随着人造金刚石品级的不断提高，应用范围也将越来越广泛，在未来可预期的较长时期内仍将保持较高的增长速度。

我国出口国外的人造金刚石量大价低，在高端市场不占优势。国内高品级金刚石供给不足。高品级金刚石的需求占整个市场的比例大约为60%-70%。目前，我国人造金刚石高品级金刚石仅占25%-30%%左右。

①金刚石单晶

——我过人造金刚石单晶产量占全球90%

总体来说国内金刚石高品级利率低，造成国产金刚石价位很低，而高品级金刚石单晶目前在国内却处于供不应求状态。

②金刚石复合片

——2012年全球金刚石复合片市场约386.4亿元

2012年，国内金刚石复合片市场规模达到80. 5亿元，仅占全球市场的30%左右。国内四方达、黄河旋风等企业正努力实现金刚石复合片中高端产品的进口替代。

金刚石复合片广泛应用于石油、天然气、页岩气钻头(82亿元市场)，矿山复合片(97亿元市场)，拉丝模坯(12.4亿元)以及刀具〔195亿元)，其中一半以上金刚石复合片用干刀具领域。

我国金刚石工具前景乐观，2012年国内金刚石工具国内市场规模超过800亿元，主要用于金刚石锯切工具(市场规模约为260亿元)和精密模具(市场规模约为195亿元)，其次还有PDC/PCBN刀具、刀具和陶瓷加工磨具、滚轮、石油地质钻头。

我国人造金刚石在传统应用领域需求趋稳。传统石油开采、建筑石材领域需求稳定；电子汽车领域需求高速增长；光伏及蓝宝石行业带来新需求。

金刚石在光伏晶硅切割领域将逐步替代传统钢丝，市场空间达50-75亿元；

LED蓝宝石衬底切割达14亿元市场规模;

在建筑、石材和陶瓷加工渗透迅速，金刚石锯片的国内市场超过250亿元；

用于混凝土等交通、建筑领域的薄壁钻国内市场超过70亿元;

用于采煤和掘进机械的截齿70亿美元;

用于机械加工和地质勘探潜孔钻头60亿美元;

用于陶瓷加工的磨盘国内市场超过16亿元;

用于汽车和航天航空加工的涂附磨具国内市场达到60亿元左右。

七、人造金刚石技术发展前景

人造金刚石正朝着高质量、多品种、专用化的方向发展。

八、国内外知名企业

国外企业

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国内企业

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特约作者：材智汇NewM

材智汇NewM是目前国内具有代表性的、以“新材料早期项目孵化及投资”为目标的创新型孵化器。是高性能土木工程材料国家重点实验室、省级科技企业孵化器、新材料专业孵化器。

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