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深度刨析大颗粒工业金刚石的开发和应用
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从晶体构成的角度分析，人造金刚石与天然金刚石在晶体构造上完全相同，因此只要在纯度上接近或超过天然金刚石，人造金刚石在性能上也就可以接近或超过天然金刚石，而且大颗粒工业金刚石的人工合成具有可控性，尺寸、形状和性能具有良好的一致性，完全可以替代天然金刚石，且成本易于控制。
随着目前高温高压合成金刚石单晶技术的日趋成熟，元素六公司、日本住友、美国G.E公司等均能批量向市场供应切削加工刀具用金刚石大单晶（尺寸3.5×1.5×1.5mm以上）。由于国内尚无一家企业能够工业化生产适合切削刀具用的大颗粒工业金刚石，国内市场基本为国外产品占据。而且在市场调研过程中了解到，由于人工合成的大颗粒工业金刚石性能上可以做到与天然金刚石相同，且价格上具有优势，因此大颗粒工业金刚石具有极其广阔的应用和发展空间。
金刚石特殊的性能使得其他物质无法代替，如果能够率先在国内开发出大颗粒工业金刚石制造技术，不但能够以较低的市场进入条件赢得市场，而且能够充分发挥500缸径压机的潜能，减少资源的浪费；将来更能一较大的优势进入世界市场，赢得超额利润；后续更能以大颗粒工业金刚石的生产为基础进入刀具市场，将可能导致刀具行业一次新的革命；甚至进军金刚石半导体芯片领域，引领半导体产业的最后一次革命。我们认为大颗粒工业金刚石产品还是比较具有开发价值的，理由主要由两点：一是市场需求很大，金刚石硬度的特殊性能使得其他物质不可替代；其二，大颗粒工业金刚石制造技术目前行业其他家还没有进行工业化生产，国外进口产品和国内试验得到的样品价格昂贵，市场利润丰厚。
三、大颗粒工业金刚石技术现状
我国大颗粒工业金刚石的合成起步虽然不晚，但进展不尽如人意，我国在大颗粒金刚石合成方面与国际先进水平相比还存在着较大差距。中科院上海硅酸盐研究所曾经于上世纪70年代中期用单源六面顶压机合成出4mm单晶金刚石，但由于再现性等问题，该项研究工作没有继续进行。1998年12月，吉林大学超硬材料国家重点实验室利用国产六面顶压机首次合成直径达3mm的宝石级金刚石单晶。2001年，吉林大学利用温度梯度法，，以金属钴作为触媒，在6×800吨六面顶压机首次生长出约1mm高品位金刚石。随后，经过更深入的研究实验，据说已经能够稳定生长出5mm优质大单晶金刚石。
国外宝石级金刚石合成技术已经很成熟，利用温度梯度法，1970GE公司生长出1克拉(5mm)金刚石单晶、、1990年住友公司用大晶种法生长出9克拉(12mm)金刚石单晶、1996年DeBeers用100h合成出25克拉Ⅰb金刚石单晶、2000年住友公司合成出8.0克拉(10mm)优质Ⅱa型金刚石单晶。目前国外的高温高压合成金刚石单晶技术日趋成熟，元素六、日本住友、美国GE公司等均能向市场批量供应切削加工刀具用大颗粒工业金刚石（尺寸3.5*1.5*1.5以上），价格很高，利润丰厚。
国内外目前普遍采用晶种法合成大颗粒金刚石单晶，这种合成工艺组装结构复杂、组装成本很高，由于生长普遍采用温度梯度法，金刚石晶种处于相对低温区，导致合成质量很难提高，再现性差，成功率不高，金刚石生长速度缓慢，单位制造成本居高不下，新的合成方法将避免出现以上问题，在降低成本的同时，提高成功率和单次产量，同时大幅度提高金刚石的生长速度。
四、大颗粒工业金刚石合成技术简介
本技术采用间接加热自发成核技术，克服了晶种法结构复杂、成本高、金刚石生长速度慢和成功率低等缺点，通过对组装结构、传压系统、设备保温保压性能和石墨柱材料结构的改进，改善了金刚石的生长条件，加上先进的成核和生长工艺控制技术，在大幅度提高金刚石生长速度的同时，确保了合成质量的提高。目前用四十分钟和五十分钟合成的0.9*1.2mm、1*1.4mm单晶，晶形为IIb型，合成质量已经基本达到细粒度（40/45）高品级单晶的水平，单次合成数量可以有效的控制在200-300粒，重复性良好，试验期间未发生裂锤现象，目前试验的进展情况验证了本技术理论的合理性和可行性。
受设备性能和其他条件的限制，试验无法继续进行，需要对传统设备进行改造，对顶锤几何尺寸和组装结构重新设计以进一步在保证质量的前提下生长速度。在目前的情况下，能够保证单晶的生长速度达到0.2-0.3mm/10分钟，经过对试验所得样品和相关试验数据的分析，已经有绝对把握在2-3小时内实现1.5*2.1mm、2*3mm高品级单晶的连续合成，预计试验周期在材料和设备具备条件的情况下不会超过两个月。
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