專利名稱：：高硬度多晶金剛石及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體上涉及多晶金剛石及制備多晶金剛石的方法，特別是涉及具有優(yōu)異的高硬度、優(yōu)異的高強(qiáng)度和優(yōu)異的熱學(xué)性質(zhì)的多晶金剛石，該多晶金剛石可用于切削工具、整形器、模具和其它工具以及挖掘鉆頭等，本發(fā)明還涉及制備這種多晶金剛石的方法以及具有由該多晶金剛石形成的切削刃的切削工具。
背景技術(shù)：
：在常規(guī)的切削工具、整形器、模具和其它工具以及挖掘鉆頭等中使用的多晶金剛石是使用Co、Ni、Fe或類似的鐵族金屬、SiC或類似的陶瓷等作為燒結(jié)助劑或粘結(jié)劑而制造成的。另外也已知有以碳酸鹽作為燒結(jié)助劑而制備的多晶金剛石(參見(jiàn)專利文獻(xiàn)1和2)。在可以使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的高壓和高溫條件下(通常來(lái)說(shuō)，壓力為5-8GPa、溫度為1,300-2,20CTC)，通過(guò)將粉末狀的金剛石與燒結(jié)助劑和/或粘結(jié)劑進(jìn)行燒結(jié)而制得多晶金剛石。此處所提到的可以使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的高壓和高溫條件例如為在非專利文獻(xiàn)1的圖1中所示出的溫度-壓力范圍。另外，已知有天然的多晶金剛石(例如黑金剛石和半剛石)，而且有些天然的多晶金剛石已用于挖掘鉆頭。但是，這些天然的多晶金剛石在材料特性方面存在顯著差異，而且它們的產(chǎn)量低。因此這些天然的多晶金剛石在工業(yè)上并沒(méi)有得到積極的應(yīng)用。當(dāng)用Co或類似的鐵族金屬催化劑作為燒結(jié)助劑來(lái)制備多晶金剛石燒結(jié)體時(shí)，在該多晶金剛石燒結(jié)體中會(huì)含有燒結(jié)助劑，這些燒結(jié)助劑會(huì)起到促使金剛石發(fā)生石墨化的催化劑的作用。由此使燒結(jié)體的耐熱性降低。更具體地說(shuō)，即使在惰性氣體的氛圍中，金剛石在大約700'C時(shí)也會(huì)發(fā)生石墨化。如果使用大量的上述燒結(jié)助劑，則由于燒結(jié)助劑與金剛石的熱膨脹情況不同，而容易導(dǎo)致在多晶體內(nèi)產(chǎn)生微細(xì)裂紋。另外，CO或其它燒結(jié)助劑金屬作為連續(xù)層而存在于金剛石顆粒間，該連續(xù)層是導(dǎo)致多晶體的硬度、強(qiáng)度和其它類似機(jī)械特性降低的一個(gè)因素。多晶金剛石中含有至少10體積％的燒結(jié)助劑或粘結(jié)劑，如上所述，該燒結(jié)助劑或粘結(jié)劑會(huì)起到促使金剛石發(fā)生石墨化的催化劑的作用。這尤其會(huì)對(duì)多晶金剛石的硬度、強(qiáng)度和其它機(jī)械特性以及耐熱性產(chǎn)生不利的影響。因此，人們強(qiáng)烈需求一種不含燒結(jié)助劑、粘結(jié)劑等的單相金剛石燒結(jié)體。已經(jīng)知道的是，可以通過(guò)除去金剛石晶界處的金屬來(lái)提高上述多晶金剛石燒結(jié)體的耐熱性。雖然這種方法可以將多晶金剛石燒結(jié)體的耐熱性提高至大約1,20(TC，但是該多晶體會(huì)變成多孔狀，從而造成其強(qiáng)度降低。當(dāng)使用非金屬材料SiC作為粘結(jié)劑來(lái)制備多晶金剛石燒結(jié)體時(shí)，所得的燒結(jié)體具有優(yōu)異的耐熱性，而且沒(méi)有上述的氣孔。但是，這種燒結(jié)體中的金剛石顆粒沒(méi)有粘結(jié)在一起，所以其強(qiáng)度低。當(dāng)使用碳酸鹽作為燒結(jié)助劑來(lái)制備多晶金剛石燒結(jié)體時(shí)，所得的多晶金剛石燒結(jié)體的耐熱性要優(yōu)于用粘結(jié)劑C.o制得的多晶燒結(jié)體的耐熱性。但是，使用碳酸鹽作為燒結(jié)助劑而制得的這種燒結(jié)體在晶界處具有碳酸鹽物質(zhì)，所以其機(jī)械特性達(dá)不到要求。另一方面，可以通過(guò)下述方法來(lái)制備金剛石在超高壓和超高溫的條件下不使用催化劑或者溶劑，將石墨、玻璃碳、無(wú)定形碳或者其它類似的非金剛石碳直接轉(zhuǎn)化成金剛石。這種方法可以使碳由非金剛石相直接轉(zhuǎn)化成金剛石相，并且同時(shí)對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)，從而制得單相金剛石的多晶體。例如，非專利文獻(xiàn)2-4中公開(kāi)了這樣的內(nèi)容以石墨作為起始物質(zhì)，并在至少14-18GPa和3,000K的超高壓超高溫的條件下進(jìn)行直接轉(zhuǎn)化，從而獲得多晶金剛石。但是，如果利用這些方法來(lái)制備多晶金剛石，那么在通過(guò)對(duì)石墨或類似的導(dǎo)電性非金剛石碳直接通電來(lái)進(jìn)行加熱的情況下，在多晶金剛石中不可避免地殘留有未轉(zhuǎn)化的石墨。而且，這些方法所制得的金剛石顆粒的大小不一，并且也容易產(chǎn)生部分燒結(jié)不充分的問(wèn)題。這使得多晶金剛石的硬度、強(qiáng)度和其它機(jī)械特性不穩(wěn)定，并且只能得到片屑狀的多晶體。另外，這些方法需要有超過(guò)14GPa的超高壓和超過(guò)3,000K的超高溫的條件，因此使得生產(chǎn)成本極高且產(chǎn)量低。因此，這些方法不適用于切削工具、鉆頭等，并且這些方法尚未得到實(shí)際應(yīng)用。在通過(guò)上述的直接轉(zhuǎn)化方法來(lái)制備多晶金剛石的過(guò)程中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可以使用一種通過(guò)在惰性氣體氛圍中將非金剛石碳或者高純度的石墨狀碳機(jī)械粉碎而得到的、具有大小為數(shù)十納米以下的微細(xì)晶粒狀顯微組織的碳物質(zhì)或者非晶態(tài)的碳物質(zhì)作為原料，從而使得即使在相對(duì)比較溫和的超高壓和超高溫的條件下就可以將該碳物質(zhì)轉(zhuǎn)化成金剛石，同時(shí)使得粒徑小(數(shù)十納米以下)而且粒徑分布窄的金剛石晶粒緊密地結(jié)合在一起，由此得到基本上由100%的金剛石構(gòu)成的致密的多晶金剛石?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)提交了一份專利申請(qǐng)(參見(jiàn)專利文獻(xiàn)3)。另外，例如在專利文獻(xiàn)4中描述了一種方法，該方法是將碳納米管加熱到至少10GPa和至少1,60(TC來(lái)合成微細(xì)金剛石。但是，用作原料的碳納米管價(jià)格很貴，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高。而且，在該方法中，要采用能夠透過(guò)光的金剛石砧對(duì)該碳納米管進(jìn)行加壓，并且要采用透過(guò)該金剛石砧的經(jīng)會(huì)聚的C02氣體激光來(lái)加熱該碳納米管。實(shí)際上這種方法不能夠生產(chǎn)出其尺寸可適用于切削工具等的勻質(zhì)多晶金剛石。因此，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)明了一種方法，該方法采用高純度的石墨作為起始原料，通過(guò)在至少12GPa和至少2,20(TC的超高壓超高溫條件下對(duì)該石墨進(jìn)行間接加熱，使其直接轉(zhuǎn)化并經(jīng)受燒結(jié)，從而制得致密的且高純度的多晶金剛石(參見(jiàn)非專利文獻(xiàn)5和6)。把這種通過(guò)以石墨為原料、并經(jīng)過(guò)在超高壓和超高溫的條件下進(jìn)行直接轉(zhuǎn)化和燒結(jié)而制得的單相金剛石的多晶體用做切削工具，以評(píng)價(jià)其性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)一方面，該多晶體的性能顯著優(yōu)于含有常規(guī)粘結(jié)劑的金剛石燒結(jié)體的性能，但是另一方面，該多晶體的試樣在性能上存在差異。換言之，該方法提供了這樣一種金剛石，一方面該金剛石可具有很高的硬度，但是另一方面，該金剛石的再現(xiàn)性達(dá)不到要求、機(jī)械特性存在差異、并且切削性能也不足夠好。金剛石晶體的一級(jí)拉曼光譜線一般出現(xiàn)在1,332.0cm'1處(該數(shù)值是幾乎無(wú)缺陷和無(wú)應(yīng)變的高品質(zhì)合成金剛石的數(shù)值)，已經(jīng)知道的是，當(dāng)金剛石受到壓縮應(yīng)力時(shí)，該數(shù)值會(huì)向高波數(shù)方向移動(dòng)。對(duì)于1GPa的應(yīng)力來(lái)說(shuō)，移動(dòng)的量為大約2cm'1,但是根據(jù)應(yīng)力施加方式的不同，該量會(huì)有所不同。另外，已經(jīng)知道的是，含有尺寸較小的金剛石顆粒的金剛石晶體的光譜會(huì)變?nèi)鹾妥儗?，并且其一?jí)拉曼光譜線會(huì)向低波數(shù)方向移動(dòng)(參見(jiàn)非專利文獻(xiàn)7和8)。例如，具有大約1pm這么小粒徑的金剛石顆粒的一級(jí)拉曼光譜線的位置會(huì)向低波數(shù)方向移動(dòng)大約5cm'1。更具體而言，高純度的、完全沒(méi)有晶體缺陷的并且粒徑至少為10pm的金剛石的一級(jí)拉曼光譜線出現(xiàn)在1,332cm'1，但是大約1pm這么小粒徑的金剛石的一級(jí)拉曼光譜線則出現(xiàn)在1，327cm'1。專利文獻(xiàn)5中公開(kāi)了一種方法，該方法是將i-碳(i-carbon)或者金剛石狀的碳加入到粉末狀的金剛石中，在可以使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的范圍內(nèi)對(duì)其進(jìn)行高溫和高壓處理，從而制得多晶金剛石。但是，這種方法采用的是粒徑至少為1)im的粉末狀金剛石，而且i-碳是在粉末狀金剛石的表面上轉(zhuǎn)化成金剛石并生長(zhǎng)的。所以，這種方法所制得的多晶金剛石中往往含有未轉(zhuǎn)化的石墨或者在該多晶金剛石中殘留有空隙等(該多晶金剛石的密度為3.37g/cm3，該密度為金剛石的真正密度的大約96%)，該多晶金剛石的硬度為6,600kg/mm2，比單相金剛石多晶體的硬度低。另外，在一種方法中以主要由C13構(gòu)成的非金剛石型碳為原料來(lái)制備金剛石。更具體而言，以C13甲垸為原料，利用化學(xué)氣相沉積(CVD)法來(lái)制得C13多晶金剛石。但是，一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)CVD法制得的多晶金剛石沒(méi)有經(jīng)受燒結(jié)處理。因此該多晶金剛石顆粒間的結(jié)合力弱，并且各顆粒取向生長(zhǎng)。從而，這種多晶金剛石的機(jī)械特性達(dá)不到應(yīng)用于切削工具、耐磨工具等的要求。另外，還已知有采用CVD法并以合成的C13作為原料來(lái)生成單晶金剛石的方法(例如參見(jiàn)非專利文獻(xiàn)9)。但是，由于該金剛石為單晶，它很容易裂開(kāi)，而且其硬度具有各向異性，所以這種金剛石不能適用于廣泛的工具用途。專利文獻(xiàn)l:日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.4-74766專利文獻(xiàn)2:日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.4-114966專利文獻(xiàn)3:日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2004-131336專利文獻(xiàn)4:日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.2002-66302專利文獻(xiàn)5:日本專利申請(qǐng)公開(kāi)No.61-219759非專利文獻(xiàn)1:F.P.Bundy,etal.,Carbon,Vol.34,No.2(1996)141-153非專利文獻(xiàn)2:F.P.Bundy，J.Chem.Phys.,38(1963)631-643非專禾'J文獻(xiàn)3:M.Wakatsuki，K.Ichinose,T.Aoki,Jap.J.Appl.Phys"11(1972)578-590非專利文獻(xiàn)4:S.Naka,K.Horii,Y.Takeda,T.Hanawa,Nature259(1976)38非專禾ij文獻(xiàn)5:NewDiamondandFrontierCarbonTechnology,14(2004)313[T.Irif畫(huà),H,Sumiya]非專利文獻(xiàn)6:SEITechnicalReview,165(2004)68[Sumiya，Irifune]非專利文獻(xiàn)7:J.Appl.Phys"72(1992)1748[Y.Namba,E.Heidarpour,M.Nakayama]非專利文獻(xiàn)8:Appl.Phys.Lett.,62(1993)3114[M.Yoshikawa,Y.Mori，M.Maegawa,G.Katagiri,H.Ishida,A.Ishitani]非專禾U文獻(xiàn)9:W.Banholzeretal.,NewDiamondScienceandTechnology,1991，MRSInt.Conf.Proc.,pp.857-862
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的問(wèn)題如在非專利文獻(xiàn)5和6中所述，當(dāng)以石墨為起始物質(zhì)在至少12GPa和至少2,20(TC的條件下進(jìn)行處琿以制得多晶金剛石時(shí)，一方面，不同的多晶金剛石試樣在硬度上存在差異，另一方面，該多晶金剛石中的一些表現(xiàn)出超過(guò)120GPa的非常高的硬度。本發(fā)明的發(fā)明人為了研究出現(xiàn)上述情況的原因，對(duì)該多晶金剛石的顯微組織與其機(jī)械特性之間的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)地調(diào)查，從而證實(shí)該多晶金剛石具有包含混合在一起的層狀結(jié)構(gòu)和微細(xì)勻質(zhì)結(jié)構(gòu)這二者的混合顯微組織，并且層狀結(jié)構(gòu)與微細(xì)勻質(zhì)結(jié)構(gòu)以合適的比例分布的多晶金剛石表現(xiàn)出超過(guò)120GPa的非常高的硬度，而只由微細(xì)勻質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的多晶金剛石的硬度則降低至大約70GPa至100GPa。本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)一步研究了出現(xiàn)這種情況的原因，結(jié)果證實(shí)層狀結(jié)構(gòu)起到有效防止多晶金剛石發(fā)生塑性變形和防止微細(xì)裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展的作用，從而使得該多晶金剛石表現(xiàn)出非常強(qiáng)的韌性和非常高的硬度。除此之外，本發(fā)明的發(fā)明人也證實(shí)根據(jù)起始物石墨的狀態(tài)的不同以及升溫時(shí)間、速度和壓力等的微妙差別，層狀結(jié)構(gòu)與微細(xì)勻質(zhì)結(jié)構(gòu)的比例會(huì)發(fā)生改變，而這就是造成機(jī)械特性不穩(wěn)定的原因。另外本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)通過(guò)以石墨為原料、經(jīng)過(guò)在超高壓和超高溫的條件下進(jìn)行直接轉(zhuǎn)化和燒結(jié)而制得的單相金剛石的多晶體進(jìn)行了多種研究，從而獲得了下列發(fā)現(xiàn)在粒徑基本相等的上述多晶金剛石中，其一級(jí)拉曼光譜線移動(dòng)到較高波數(shù)的那些多晶金剛石表現(xiàn)出更好的切削性能。因此，本發(fā)明的目的是提供一種由非金剛石碳直接轉(zhuǎn)化而成的金剛石所構(gòu)成的、具有相當(dāng)高的硬度和韌性但是沒(méi)有上述那些缺點(diǎn)的多晶金剛石，以及這種多晶金剛石的制造方法。另外，本發(fā)明還要提供一種具有足夠的強(qiáng)度、硬度和耐熱性的致密且勻質(zhì)的多晶金剛石，該多晶金剛石可以用來(lái)解決常規(guī)技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，并且該多晶金剛石可用于切削工具、整形器、模具和其它加工工具以及挖掘鉆頭等。另外，本發(fā)明還要提供一種具有由該多晶金剛石形成的切削刃的切削工具。解決上述問(wèn)題的手段為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在將非金剛石碳于超高壓和超高溫的條件下直接轉(zhuǎn)化成金剛石的方法中，可以采用其中添加有非石墨型碳物質(zhì)或低結(jié)晶度石墨或細(xì)粒狀石墨的相對(duì)較粗的片狀石墨或者相對(duì)較粗的金剛石作為起始物質(zhì)，從而在相對(duì)比較溫和的高壓和高溫的條件下，制得具有在由細(xì)粒狀金剛石形成的基質(zhì)中分散有層狀的或者相對(duì)較粗的金剛石晶體這樣的顯微組織的多晶金剛石，其中所述層狀的或者相對(duì)較粗的金剛石能夠有效防止多晶金剛石發(fā)生塑性變形并能夠防止微細(xì)裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，從而可以制得硬度和韌性極為穩(wěn)定的多晶金剛石。；另外，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在將非金剛石碳于超高壓和超高溫的條件下直接轉(zhuǎn)化成金剛石的方法中，含有至少50%的碳的同位素C13的非金剛石型碳物質(zhì)可以在合適的條件下轉(zhuǎn)化成金剛石并進(jìn)行燒結(jié)，從而可以在比常規(guī)的條件要溫和的條件下形成致密的多晶金剛石，其中該多晶金剛石由含有至少50%C13的金剛石顆粒構(gòu)成，并且其粒徑相當(dāng)小，最大為數(shù)十納米，而且各顆粒緊密地結(jié)合在一起?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)而完成本發(fā)明，并且本發(fā)明通過(guò)采用下述方案(l)-(24)來(lái)克服上述缺點(diǎn)。更具體而言，本發(fā)明提供(1)一種基本上只由金剛石構(gòu)成的高硬度多晶金剛石，該高硬度多晶金剛石是在超高壓和超高溫并且在不使用燒結(jié)助劑或催化劑的條件下、由含有非金剛石型碳物質(zhì)的原料組合物直接轉(zhuǎn)化成金剛石并進(jìn)行燒結(jié)而形成的。所述多晶金剛石具有這樣的混合顯微組織，該混合顯微組織包含最大粒徑為100nm以下且平均粒徑為50nm以下的金剛石細(xì)晶粒以及粒徑為50nm-10,000nm的片狀或者顆粒狀的金剛石粗晶粒。(2)所述金剛石細(xì)晶粒的最大粒徑可以為50nm以下且其平均粒徑可以為30nm以下，以及(3)所述金剛石粗晶粒的粒徑可以為50-1,000讓。(4)一種基本上只由金剛石顆粒構(gòu)成的高硬度多晶金剛石，該高硬度多晶金剛石是通過(guò)在超高壓和超高溫并且在不使用燒結(jié)助劑或催化劑的條件下、由作為原料的非金剛石型碳物質(zhì)直接轉(zhuǎn)化成金剛石并進(jìn)行燒結(jié)而得到的，其中所述高硬度多晶金剛石在至少為1,332.2cm'1的波數(shù)處出現(xiàn)一級(jí)拉曼光譜線。(5)上述(l)-(4)中所述的高硬度多晶金剛石，該高硬度多晶金剛石具有這樣的混合顯微組織，該混合顯微組織包含最大粒徑為100nm以下且平均粒徑為50nm以下的金剛石細(xì)粒以及粒徑為50nm-10,000nm的片狀或者顆粒狀的金剛石粗粒。(6)上述(2)-(5)中所述的高硬度多晶金剛石，其中所述金剛石粗粒的最大粒徑為200nm以下且其平均粒徑為100nm以下。(7)上述(2)-(6)中所述的高硬度多晶金剛石，其中由所述金剛石細(xì)粒構(gòu)成的部分占所述高硬度多晶金剛石的10體積％-95體積％。(8)—種基本上只由金剛石構(gòu)成的高硬度多晶金剛石，該高硬度多晶金剛石是在超高壓和超高溫并且在不使用燒結(jié)助劑或催化劑的條件下、由含有非金剛石型碳物質(zhì)的原料組合物直接轉(zhuǎn)化成金剛石并進(jìn)行燒結(jié)而形成的，構(gòu)成該高硬度多晶金剛石的任何金剛石晶體的最大粒徑均為100nm以下、平均粒徑為50nm以下，并且該高硬度多晶金剛石在至少為1,331.1cm—1的波數(shù)處出現(xiàn)一級(jí)拉曼光譜線。(9)一種基本上只由金剛石構(gòu)成的高硬度多晶金剛石，該高硬度多晶金剛石是在超高壓和超高溫并且在不使用燒結(jié)助劑或催化劑的條件下、由含有非金剛石型碳物質(zhì)的原料組合物直接轉(zhuǎn)化成金剛石并進(jìn)行燒結(jié)而形成的，構(gòu)成該高硬度多晶金剛石的任何金剛石晶體的最大粒徑均為50nm以下、平均粒徑為20nm以下，并且該高硬度多晶金剛石在至少為1,330.0cm'1的波數(shù)處出現(xiàn)一級(jí)拉曼光譜線。(10)—種基本上只由金剛石構(gòu)成的高硬度多晶金剛石，其中所述多晶金剛石含有至少50%的碳的同位素C13，并且其硬度至少為90GPa。(11)上述(10)中所述的高硬度多晶金剛石，其中形成所述金剛石的金剛石顆粒的最大粒徑為100nm以下、平均粒徑為50nm以下。(12)上述(10)或(11)中所述的高硬度多晶金剛石，其硬度至少為120GPa。另外，本發(fā)明提供如下所述的制備高硬度多晶金剛石的方法-(13)—種制備高硬度多晶金剛石的方法，該方法通過(guò)在至少1,50(TC的溫度和可以使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的壓力并且在不使用燒結(jié)助劑或催化劑這樣的條件下，將含有粗粒的石墨型碳物質(zhì)、以及非石墨型碳物質(zhì)與微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)這二者之一的原料組合物直接轉(zhuǎn)化成金剛石并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)而形成所述的高硬度多晶金剛石，其中所述粗粒的石墨型碳物質(zhì)的平均粒徑至少為50nm，所述微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)的平均粒徑小于50nm，所述非石墨型碳物質(zhì)占所述原料組合物的10體積％-95體積％。(14)上述(13)中所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述非石墨型碳物質(zhì)是粒徑在50nm以下的微細(xì)的非石墨型碳物質(zhì)，其是通過(guò)在惰性氣體中將石墨型碳物質(zhì)機(jī)械粉碎而形成的。(15)上述(13)或(14)中所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述的非石墨型碳物質(zhì)為無(wú)定形的碳物質(zhì)。(16)上述(13)-(15)中任意一項(xiàng)所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述的非石墨型碳物質(zhì)為筒狀或管狀的碳物質(zhì)。(17)上述(13)-(16)中任意一項(xiàng)所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述的非石墨型碳物質(zhì)為球狀的碳物質(zhì)。(18)—種制備高硬度多晶金剛石的方法，該方法通過(guò)在至少1，50(TC的溫度和可以使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的壓力并且在不使用燒結(jié)助劑或催化劑這樣的條件下，將含有金剛石和非石墨型碳物質(zhì)的原料組合物直接轉(zhuǎn)化成金剛石并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)而形成所述的高硬度多晶金剛石，其中所述金剛石的平均粒徑至少為50nm，所述非石墨型碳物質(zhì)占所述原料組合物的10體積％-95體積％。(19)上述(18)中所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述非石墨型碳物質(zhì)是粒徑在50nm以下的微細(xì)的非石墨型碳物質(zhì)，其是通過(guò)在惰性氣體中將石墨型碳物質(zhì)機(jī)械粉碎而形成的。(20)上述(18)或(19)中所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述的非石墨型碳物質(zhì)為無(wú)定形的碳物質(zhì)。(21)上述(18)-(20)中任意一項(xiàng)所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述的非石墨型碳物質(zhì)為筒狀或管狀的碳物質(zhì)。(22)上述(18)-(21)中任意一項(xiàng)所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述的非石墨型碳物質(zhì)為球狀的碳物質(zhì)。(23)—種制備高硬度多晶金剛石的方法，該方法通過(guò)在至少1，30(TC的溫度和可以使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的壓力并且在不使用燒結(jié)助劑或催化劑這樣的條件下，將非金剛石型碳物質(zhì)直接轉(zhuǎn)化成金剛石并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)而形成所述的高硬度多晶金剛石，其中所述的非金剛石型碳物質(zhì)含有至少50%的碳的同位素C13。(24)上述(23)中所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中在惰性氣體氛圍中將所述非金剛石型碳物質(zhì)粉碎至最大粒徑為100nm以下而使用。發(fā)明效果本發(fā)明可以穩(wěn)定而便宜地提供一種硬度非常高的多晶金剛石，該多晶金剛石包含粒徑為50nm以下的金剛石細(xì)粒和粒徑至少為50nm的層狀或者顆粒狀的金剛石粗晶粒，其中所述金剛石細(xì)粒形成基質(zhì)，所述金剛石粗晶粒分散在該基質(zhì)中。所述多晶金剛石為具有足夠的強(qiáng)度、硬度和耐熱性的致密且勻質(zhì)的單相金剛石的多晶體。該多晶金剛石具有非常優(yōu)異的機(jī)械特性和熱穩(wěn)定性，并且可作為非常有效的材料而用于切削工具、整形器、模具和其它工具以及挖掘鉆頭等其它類似的工業(yè)應(yīng)用中。本發(fā)明通過(guò)采用上述方案而成功地解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的常見(jiàn)問(wèn)題(即，由于存在燒結(jié)助劑而導(dǎo)致的硬度、強(qiáng)度和耐熱性的降低，燒結(jié)不充分，以及重現(xiàn)性差)，并且可以便宜地提供一種致密且勻質(zhì)的具有足夠的強(qiáng)度、硬度和耐熱性的多晶金剛石，該多晶金剛石可用于切削工具、整形器、模具和其它工具以及挖掘鉆頭等。而且本發(fā)明還成功地提供了一種可以在較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)保持其特定的切削性能的切削工具。本發(fā)明的多晶金剛石基本上只由含有至少50%C13的高硬度的金剛石顆粒構(gòu)成，并且該多晶金剛石中不含會(huì)降低其機(jī)械強(qiáng)度的石墨相。因此該多晶金剛石具有高硬度和高強(qiáng)度，并且具有粒徑小而均勻的金剛石晶粒。因此在所述的多晶金剛石中觀察不到由粗晶粒導(dǎo)致的裂縫，也觀察不到在單晶金剛石中所見(jiàn)到的由破裂導(dǎo)致的破壞而造成的強(qiáng)度降低。另外，本發(fā)明的多晶金剛石中不含常規(guī)的作為燒結(jié)助劑的鐵族金屬元素。因此本發(fā)明的多晶金剛石在高溫環(huán)境下不會(huì)發(fā)生金剛石的石墨化，從而具有優(yōu)異的耐熱性。另外，通過(guò)使用含有至少50%C13的非金剛石型碳物質(zhì)，可以在比采用常規(guī)的直接轉(zhuǎn)化法來(lái)制備多晶金剛石時(shí)所需的條件要溫和一些的條件下穩(wěn)定地制得高硬度和高強(qiáng)度的多晶金剛石。本發(fā)明的最佳實(shí)施方式本發(fā)明通過(guò)將含有非金剛石型碳物質(zhì)的原料組合物轉(zhuǎn)化成金剛石并對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)而得到多晶金剛石。應(yīng)該指出的是，所述原料組合物可以只由非金剛石型碳物質(zhì)構(gòu)成，也可以由非金剛石型碳物質(zhì)和金剛石構(gòu)成或者還可以含有其它物質(zhì)。(原料)本發(fā)明中使用的非金剛石型碳物質(zhì)可以是由石墨型碳物質(zhì)、非石墨型碳物質(zhì)、石墨型碳化合物和非石墨型碳物質(zhì)中的任意一種構(gòu)成的原料組合物。所述石墨型碳物質(zhì)可以包括片狀的石墨型碳物質(zhì)、微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)等?？梢圆捎眯行鞘角蚰C(jī)等對(duì)所述片狀石墨型碳物質(zhì)或類似的石墨型碳物質(zhì)進(jìn)行機(jī)械粉碎而制得粒徑最大為50nm的微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)。可以在惰性氣體氛圍中對(duì)所述石墨型碳物質(zhì)進(jìn)行粉碎以防止粉碎后的微細(xì)碳物質(zhì)的表面上吸附有氣體、水分等(這些氣體、水分會(huì)妨礙石墨型碳物質(zhì)轉(zhuǎn)化為金剛石并妨礙對(duì)其進(jìn)行燒結(jié))。從而可以減少混入到最終所制得的高硬度多晶金剛石中的不利的雜質(zhì)的量。如果將所述片狀石墨與所述非石墨型碳物質(zhì)混合并用作原料，那么所述非石墨型碳物質(zhì)的加入量?jī)?yōu)選為全部原料的10體積％-95體積％。如果所述非石墨型碳物質(zhì)的加入量小于10體積％，那么將會(huì)生成大量的層狀或粗粒狀的金剛石，這些金剛石以小的接觸面積互相接觸。由于在接觸界面上存在應(yīng)力集中，所以該多晶金剛石容易破裂、出現(xiàn)裂縫等。如果所述非石墨型碳物質(zhì)的加入量超過(guò)95體積％，那么將會(huì)生成少量的層狀或粗粒狀的金剛石。而層狀或粗粒狀的金剛石的生成量不足，就會(huì)導(dǎo)致不能有效地防止塑性變形的發(fā)生和微細(xì)裂紋的擴(kuò)展，從而使得多晶金剛石可能較脆。所述非石墨型碳物質(zhì)例如可以包括已被超細(xì)粉碎的石墨；玻璃碳；無(wú)定形碳；富勒烯；碳納米管等。對(duì)所述非石墨型碳物質(zhì)的結(jié)晶度沒(méi)有特別限定。其可以包括富勒烯、碳納米管及類似的結(jié)晶態(tài)碳物質(zhì)、玻璃碳、無(wú)定形碳及類似的無(wú)定形的碳物質(zhì)。對(duì)所述非石墨型碳物質(zhì)的幾何形狀沒(méi)有特別限定。其可以是碳納米管或者類似的筒狀或管狀的非石墨型碳物質(zhì)、或者富勒烯或類似的球狀的非石墨型碳物質(zhì)。(高硬度多晶金剛石)本發(fā)明的高硬度多晶金剛石是一種基本上只由金剛石構(gòu)成的多晶體，該高硬度多晶金剛石是在不使用燒結(jié)助劑或催化劑并且在超高壓和超高溫的條件下、由含有非金剛石型碳物質(zhì)的原料組合物直接轉(zhuǎn)化成金剛石并進(jìn)行燒結(jié)而形成的。其中所述高硬度多晶金剛石具有這樣的混合顯微組織，該混合顯微組織包含最大粒徑為100nm以下且平均粒徑為50nm以下的金剛石細(xì)晶粒以及粒徑為50nm-10,000rnn的片狀或者顆粒狀的金剛石粗晶粒。本發(fā)明的多晶金剛石中含有片狀或者顆粒狀的金剛石粗晶粒，該金剛石粗晶粒的作用是防止發(fā)生塑性變形和防止微細(xì)裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展。因此本發(fā)明的多晶金剛石能夠防止塑性變形的發(fā)生和微細(xì)裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，從而表現(xiàn)出非常強(qiáng)的韌性和非常高的硬度，并且能夠顯著降低各試樣之間的性能差異。所述金剛石粗晶粒的粒徑優(yōu)選為50nm-1,000nm。如果所述金剛石粗晶粒過(guò)小，那么它就不能夠充分發(fā)揮防止發(fā)生塑性變形和防止微細(xì)裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展的作用。如果所述金剛石粗晶粒過(guò)大，那么粗晶粒會(huì)發(fā)生塑性變形和開(kāi)裂(或者顆粒內(nèi)部破壞)，從而會(huì)導(dǎo)致多晶金剛石的硬度和強(qiáng)度更傾向于降低。(多晶金剛石)對(duì)本發(fā)明的多晶金剛石的組成、幾何形狀等沒(méi)有特別限定，只要該多晶金剛石在至少1，332.2cm"的波數(shù)范圍內(nèi)出現(xiàn)一級(jí)拉曼光譜線即可。其中，從強(qiáng)度、硬度和耐熱性方面考慮，該多晶金剛石具有包含金剛石細(xì)粒以及層狀或顆粒狀的金剛石粗粒這二者的混合顯微組織，或者所述多晶金剛石優(yōu)選為只由金剛石細(xì)粒構(gòu)成的多晶金剛石。另外，更優(yōu)選的是具有這樣的混合顯微組織的多晶金剛石，在該多晶金剛石中，由采用上述方法所制得的金剛石細(xì)粒形成基質(zhì)，在該基質(zhì)中分散有層狀或顆粒狀的金剛石粗粒。因此，具有這樣的混合顯微組織的多晶金剛石具有層狀或粗粒狀的金剛石，可以有效防止多晶金剛石發(fā)生塑性變形和防止微細(xì)裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展。從而使得該多晶金剛石具有至少120GPa的非常高的硬度而且性能差異也小。優(yōu)選的是，為了更加有效地防止多晶金剛石發(fā)生塑性變形和防止微細(xì)裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，多晶金剛石中所含的金剛石細(xì)粒與層狀或顆粒狀的金剛石粗粒的比例為使得由金剛石細(xì)粒構(gòu)成的部分占所述多晶金剛石的10體積％-95體積％。在本發(fā)明中，金剛石細(xì)粒是指最大粒徑為100nm以下且平均粒徑為50mn以下的金剛石顆粒。層狀或顆粒狀的金剛石粗粒是指粒徑大于所述金剛石細(xì)粒的金剛石顆粒。對(duì)所述金剛石粗粒的粒徑?jīng)]有特別限定，但是優(yōu)選為50-10,000nm。其中，層狀或顆粒狀的金剛石粗粒的最大粒徑優(yōu)選為200nm以下(即，其粒徑為50-200nm)，最大粒徑更優(yōu)選為100nm以下(即，其粒徑為50-100nm)。如果層狀或顆粒狀的金剛石粗粒的粒徑小于50mn，那么它往往會(huì)難以發(fā)生塑性變形并且難以期望它會(huì)有效地防止微細(xì)裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展。如果層狀或顆粒狀的金剛石粗粒的粒徑大于10,000nm，那么該金剛石粗粒會(huì)具有彼此以小的接觸面積相互接觸的部分，這樣會(huì)造成應(yīng)力集中，從而使多晶金剛石具有變脆的趨勢(shì)。在本發(fā)明中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在至少1,332.2cm'1的高波數(shù)處出現(xiàn)一級(jí)拉曼光譜線的多晶金剛石具有優(yōu)異的強(qiáng)度、硬度和耐熱性。為了進(jìn)一步提高硬度、強(qiáng)度和耐熱性，更優(yōu)選的是，所述多晶金剛石在至少1,333.0cm—1處出現(xiàn)一級(jí)拉曼光譜線，進(jìn)一步優(yōu)選在至少1，333.2cm"處出現(xiàn)一級(jí)拉曼光譜線。另外，如果所述多晶金剛石中所有的金剛石顆粒的平均粒徑小的話，那么燒結(jié)體會(huì)具有較大的晶界面積，從而會(huì)提高強(qiáng)度和硬度。(高硬度多晶金剛石的制備方法)本發(fā)明的高硬度多晶金剛石的制備方法是這樣的方法在不使用燒結(jié)助劑或催化劑的條件下，將原料組合物轉(zhuǎn)化為金剛石并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)。(原料組合物)把平均粒徑至少為50nm的石墨型碳物質(zhì)或金剛石與非石墨型碳物質(zhì)或微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)分別以合適的量一起混合，制得作為起始物質(zhì)的原料組合物，在可以使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的壓力條件下將該原料組合物直接轉(zhuǎn)化成金剛石并進(jìn)行燒結(jié)，從而制得具有這樣一種顯微組織的多晶金剛石，該顯微組織包含平均粒徑大約為10-20nm的非常細(xì)的金剛石和平均粒徑大約為100-200nm的相對(duì)較粗的金剛石，其中，所述非常細(xì)的金剛石形成基質(zhì)，所述相對(duì)較粗的金剛石分散在該基質(zhì)中。此處，在原料組合物中，粗粒的石墨型碳物質(zhì)或金剛石與非石墨型碳物質(zhì)或微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)混合在一起，其中所述非石墨型碳物質(zhì)或微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)的加入量?jī)?yōu)選為10體積％-95體積％。如果所述原料組合物所含的非石墨型碳物質(zhì)的加入量小于10體積％，那么層狀或粗粒狀的金剛石互相接觸，在其界面處會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中。結(jié)果使得多晶金剛石往往更容易破裂、出現(xiàn)裂縫等。如果所述原料組合物所含的非石墨型碳物質(zhì)的加入量超過(guò)95體積％，那么層狀或粗粒狀的金剛石就不能夠有效地防止塑性變形的發(fā)生和微細(xì)裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展。優(yōu)選的是，在粗粒的石墨型碳物質(zhì)或金剛石與非石墨型碳物質(zhì)或微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)被混合到一起之后，將所得物填充到Mo、Ta或類似金屬材質(zhì)的封裝體(capsule)內(nèi)，并用作原料組合物。在將粗粒的石墨型碳物質(zhì)或金剛石與非石墨型碳物質(zhì)或微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)混合后進(jìn)行使用的情況中，如果將粗粒的石墨型碳物質(zhì)或金剛石與微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)混合后填充到金屬封裝體內(nèi)，則優(yōu)選在高純度的惰性氣體氛圍中進(jìn)行這種填充操作。這樣可以減少對(duì)轉(zhuǎn)化和燒結(jié)有妨礙的吸附氣體和吸附水分的生成。(轉(zhuǎn)化為金剛石)利用超高壓超高溫發(fā)生裝置，在至少1，50(TC的溫度下和可以使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的壓力環(huán)境中，將上述原料組合物放置預(yù)定的一段時(shí)間。由此使原料組合物轉(zhuǎn)化為金剛石并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)，從而制得高硬度多晶金剛石。如果原料組合物所含的粗粒石墨型碳物質(zhì)使用的是粒徑為50nm的片狀石墨，那么優(yōu)選在至少2,000'C的高溫下對(duì)該原料組合物進(jìn)行處理，以便將該原料組合物完全轉(zhuǎn)化為金剛石。另一方面，可以將原料組合物填充到Mo、Ta或類似金屬材質(zhì)的封裝體中，并利用超高壓超高溫發(fā)生裝置(金剛石砧)，在至少2，00(TC的溫度下和可以使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的壓力環(huán)境中，將上述原料組合物放置預(yù)定的一段時(shí)間，由此使原料組合物轉(zhuǎn)化為金剛石并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)，從而制得高硬度多晶金剛石。如果所述原料組合物是粒徑為50nm的片狀石墨，那么優(yōu)選在至少2,20(TC的高溫下對(duì)該原料組合物進(jìn)行處理，以便將該原料組合物完全轉(zhuǎn)化為金剛石。另外，如果僅僅使用通過(guò)行星式球磨機(jī)等對(duì)無(wú)定形碳、富勒烯、粉末狀的碳納米管、或石墨進(jìn)行機(jī)械粉碎而制得的粒徑最大為50nm等的石墨細(xì)粉作為原料，那么優(yōu)選的是，在至少20(TC的溫度以及真空狀態(tài)下除去吸附在原料表面上的水分、氣體等，并在高純度的惰性氣體環(huán)境中將該原料填充到樣品封裝體中。如果只將石墨細(xì)粉用作原料，那么例如在12GPa禾B1,500-2,000'C下就能夠制得由非常細(xì)的顆粒(粒徑最大為10nm)構(gòu)成的多晶金剛石。但是，該多晶金剛石燒結(jié)不充分，在這種情況下，其往往會(huì)在低于1,330cm—1的波數(shù)處出現(xiàn)一級(jí)拉曼光譜線。這種多晶金剛石的硬度低至70-80GPa，并且其切削性能較差。因此，如果只將石墨細(xì)粉用作原料，則優(yōu)選在至少2,00(TC的溫度下進(jìn)行燒結(jié)。在將原料組合物轉(zhuǎn)化為金剛石的過(guò)程中，可以采用多種方法對(duì)原料組合物進(jìn)行加熱。優(yōu)選的是，采用Re或LaCr03材質(zhì)的高溫耐熱性加熱器對(duì)其間接加熱，這是因?yàn)槿绻捎脤?dǎo)電法、激光照射法等對(duì)原料組合物進(jìn)行加熱，則難以使原料組合物在預(yù)定的一段時(shí)間內(nèi)保持在恒定的溫度下，其結(jié)果是，很容易殘留有未轉(zhuǎn)化的石墨，并且多晶金剛石中也更容易含有未燒結(jié)的部分。在將原料組合物轉(zhuǎn)化為金剛石的過(guò)程中，在圖1所示的相應(yīng)范圍內(nèi)的壓力下可以使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定，并且如圖所示，該壓力不是唯一確定的，其隨溫度的變化而變化。如上所述，本發(fā)明在至少1,50(TC的溫度下實(shí)施該轉(zhuǎn)化過(guò)程。因此，考慮到溫度，優(yōu)選的是從圖1所示的陰影范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)剡x擇壓力。另外，即使是在)可以使金剛石保持穩(wěn)定的壓力范圍內(nèi)，壓力低也容易造成殘留有未轉(zhuǎn)化的部分。所以，比平衡線(圖1中用點(diǎn)劃線表示)稍高一些的壓力是優(yōu)選的。更具體而言，壓力優(yōu)選為至少8.5GPa。應(yīng)該指出的是，圖1中，點(diǎn)劃線以上的范圍為可以使金剛石保持穩(wěn)定的范圍，而點(diǎn)劃線以下的范圍為可以使石墨保持穩(wěn)定的范圍。另外，在將原料組合物轉(zhuǎn)化為金剛石的過(guò)程中，對(duì)預(yù)定溫度和預(yù)定壓力的保持時(shí)間沒(méi)有特別限定，但是優(yōu)選為(例如)大約10-10,000秒鐘。這樣就可以穩(wěn)定地制得具有這樣一種顯微組織的多晶金剛石，該顯微組織包含金剛石細(xì)粒以及層狀或相對(duì)較粗的金剛石晶體，其中，金剛石細(xì)粒形成基質(zhì)，而所述層狀或相對(duì)較粗的金剛石晶體分散在該基質(zhì)中。該層狀或粗粒的金剛石能夠有效地防止塑性變形的發(fā)生和微細(xì)裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展。因此本發(fā)明的多晶金剛石會(huì)具有非常高的硬度，其硬度至少為120GPa，并且其性能差異小。這樣，本發(fā)明的多晶金剛石對(duì)于切削工具、整形器、模具和其它工具以及挖掘鉆頭等來(lái)說(shuō)是非常有用的?；旧现挥珊兄辽?0%C13的非常硬的金剛石顆粒所構(gòu)成的本發(fā)明的多晶金剛石例如可以通過(guò)以下方法制得以含有至少50%C13的非金剛石型碳物質(zhì)作為起始物質(zhì)，并將該起始物質(zhì)直接轉(zhuǎn)化為金剛石并對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)。作為天然同位素，碳一般含有98.9體積％的C12和1.1體積％的C13。(碳還含有1.2xlO"o體積y。的C14。)例如，可以通過(guò)低溫精餾法從液化天然氣中分離C13甲烷，從該甲烷氣體中可以得到C13的含量多的碳。本發(fā)明以C13的含量多的碳作為起始物質(zhì)，通過(guò)直接轉(zhuǎn)化和燒結(jié)來(lái)制備多晶金剛石。結(jié)果是，所制得的多晶金剛石中的各個(gè)金剛石顆粒均含有大量的C13。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)C13的含量超過(guò)50%時(shí)，能夠明顯提高多晶金剛石的硬度。本發(fā)明的多晶金剛石是由C13含量高的金剛石構(gòu)成的，因此其硬度比普通的金剛石的硬度高，而且本發(fā)明的多晶金剛石中的各個(gè)顆粒是隨機(jī)取向的。所以本發(fā)明的多晶金剛石就不存在單晶金剛石、CVD法合成的金剛石等所具有的裂開(kāi)或者硬度各向異性的問(wèn)題。所以本發(fā)明可以穩(wěn)定地提供一種采用常規(guī)方法所不能制得的硬度和韌性均非常優(yōu)異的多晶金剛石。本發(fā)明的多晶金剛石優(yōu)選由最大粒徑被控制在100nm以下并且平均粒徑被控制在50nm以下的金剛石晶粒構(gòu)成，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)如此降低金剛石晶粒的最大粒徑和平均粒徑，可以進(jìn)一步提高多晶金剛石的機(jī)械強(qiáng)度。通過(guò)如此控制最大粒徑和平均粒徑，可以使多晶金剛石的硬度至少為90GPa，更優(yōu)選為至少120GPa。本發(fā)明的多晶金剛石的制備方法的特征在于，在不使用燒結(jié)助劑或者催化劑并且在至少1，30(TC的溫度和可以使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的壓力條件下，將含有至少50%C13的非金剛石型碳物質(zhì)直接轉(zhuǎn)化成金剛石并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)。作為起始物質(zhì)的含有至少50%C13的非金剛石型碳物質(zhì)可以為(例如)由天然氣中提取出的C13所構(gòu)成的碳物質(zhì)(即，無(wú)定形或石墨型碳物質(zhì))，或者向所述的由C13構(gòu)成的碳物質(zhì)中加入體積比小于50%的具有通常的天然同位素比例的碳物質(zhì)(即，無(wú)定形或石墨型碳物質(zhì))后所形成的物質(zhì)。如果使用的是已長(zhǎng)成晶體的C13石墨，則優(yōu)選的是，采用行星式球磨機(jī)等在惰性氣體中將該C13石墨機(jī)械粉碎，使其成為無(wú)定形的或者微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)。本發(fā)明所述的方法不使用含有鐵族金屬元素、碳酸鹽等的起始物質(zhì)。因此可以制得高強(qiáng)度和高耐熱性的多晶金剛石。另外，由于石墨的粉碎程度能夠控制多晶金剛石的粒徑，從而就可以控制多晶金剛石的機(jī)械特性。在本發(fā)明所述的方法中，含有至少50%C13的無(wú)定形或微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)的最大粒徑優(yōu)選為100nm以下、平均粒徑優(yōu)選為50nm以下。這使得所制得的多晶金剛石的最大粒徑為100nm以下、平均粒徑為50nm以下，并可以在大約1，50(TC這樣低的溫度下合成多晶金剛石。另外，含有至少50%C13的無(wú)定形或微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)的最大粒徑更優(yōu)選為50nm以下。這使得所制得的多晶金剛石中的金剛石顆粒的最大粒徑為50nm以下，并可以在大約1,300'C這樣低的溫度下合成多晶金剛石。另外，含有至少50%C13的無(wú)定形或微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)可以是晶粒尺寸為50nm以下的物質(zhì)，其中晶粒尺寸是由X-射線衍射圖的(002)衍射線的半峰寬測(cè)定的。在這種情況下，所制得的多晶金剛石的平均粒徑為50nm以下，并且可以在大約1,30(TC這樣低的溫度下合成該多晶金剛石。通過(guò)X-射線衍射圖的(002)衍射線的半峰寬測(cè)定的晶粒尺寸相當(dāng)于晶粒平均尺寸。這種方法可以比直接測(cè)量粒徑的方法更為可靠地測(cè)得晶粒平均尺寸。另外，含有至少50%C13的無(wú)定形或微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)可以是晶粒尺寸為30nm以下的物質(zhì)，其中晶粒尺寸是由X-射線衍射圖的(002)衍射線的半峰寬測(cè)定的。在這種情況下，所制得的多晶金剛石的平均粒徑為30nm以下。另外，可以使用通過(guò)以下方式制得的無(wú)定形或微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)作為起始物質(zhì)，所述方式為延長(zhǎng)對(duì)含有至少50%C13的石墨進(jìn)行機(jī)械粉碎的時(shí)間，使其被粉碎到在X-射線衍射圖中觀察不到(002)衍射線的程度。在X-射線衍射圖中觀察不到(002)衍射線是指石墨型碳物質(zhì)基本上被無(wú)定形化，這樣會(huì)使所制得的多晶金剛石的晶體粒徑進(jìn)一步減小。在本發(fā)明的多晶金剛石的制備方法中，作為起始物質(zhì)的含有至少50%C13的非金剛石型碳物質(zhì)的純度優(yōu)選盡可能高，例如至少為99.9%。在諸如氬氣、氮?dú)獾榷栊詺怏w的氛圍中，采用行星式球磨機(jī)或者類似的粉碎機(jī)將上述物質(zhì)精細(xì)粉碎數(shù)小時(shí)，使其最大粒徑優(yōu)選為100nm以下、更優(yōu)選為50nm以下。以這種方式被粉碎至最大粒徑優(yōu)選為100nm以下、更優(yōu)選為50nm以下的非金剛石型碳物質(zhì)，根據(jù)X-射線衍射圖的(002)衍射線的半峰寬來(lái)計(jì)算，其平均粒徑分別為50nm以下和30nm以下。更優(yōu)選的是，將該物質(zhì)充分粉碎至微細(xì)或無(wú)定形的狀態(tài)，這樣在X-射線衍射圖中就觀察不到(002)衍射線。如上所述，在根據(jù)所需進(jìn)行粉碎工序后，在高純度的惰性氣體氛圍中，將含有至少50%C13的無(wú)定形或者微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)填充到Mo、Ta或類似金屬材質(zhì)的封裝體中。如果使用的是機(jī)械粉碎后的超細(xì)石墨型碳物質(zhì)，那么也優(yōu)選在高純度的惰性氣體氛圍中將該物質(zhì)可靠地填充到封裝體中，這是因?yàn)樵摮?xì)石墨的活性很高，如果將其暴露于空氣中，那么它很容易吸附氣體、水分等，而這些氣體或水分等會(huì)阻礙原料轉(zhuǎn)化為金剛石并阻礙對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)。然后采用超高壓超高溫發(fā)生裝置，使裝入封裝體中的含有至少50%C13的無(wú)定形或者微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)在至少1,30(TC的溫度和可以使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的壓力下保持預(yù)定的一段時(shí)間。由此將含有至少50%C13的無(wú)定形或者微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)直接轉(zhuǎn)化成金剛石并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)。結(jié)果可以制得這樣的高硬度多晶金剛石，該高硬度多晶金剛石具有由含有至少50%微細(xì)的C13的金剛石顆粒緊密結(jié)合在一起而構(gòu)成的非常致密且勻質(zhì)的顯微組織?？梢允菇饎偸３譄崃W(xué)穩(wěn)定的壓力為如圖1所示范圍內(nèi)的壓力，并且如圖所示，該壓力隨溫度的變化而變化，所以不是唯一確定的。如上所述，本發(fā)明在至少1，30(TC的溫度下實(shí)施轉(zhuǎn)化過(guò)程。所以，考慮到溫度，優(yōu)選的是從圖1所示的陰影范圍內(nèi)適當(dāng)選擇壓力。另外，即使是在可以使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的壓力范圍內(nèi)，壓力低也容易造成殘留有未轉(zhuǎn)化的部分。所以，比平衡線(圖1中用點(diǎn)劃線表示)稍高一些的壓力是優(yōu)選的。更具體而言，壓力優(yōu)選為至少8.5GPa。應(yīng)該指出的是，圖1中，點(diǎn)劃線以上的范圍為可以使金剛石保持穩(wěn)定的范圍，而點(diǎn)劃線以下的范圍為可以使石墨保持穩(wěn)定的范圍。另外，在使含有至少50%C13的無(wú)定形或者微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)發(fā)生轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，對(duì)預(yù)定溫度和預(yù)定壓力的保持時(shí)間沒(méi)有特別限定，但是優(yōu)選為(例如)大約10-10,000秒鐘。構(gòu)成本發(fā)明的多晶金剛石的金剛石顆粒的最大粒徑為100nm以下、平均粒徑為50nm以下，更優(yōu)選的是其最大粒徑為50nm以下、平均粒徑為30nm以下，從而使該多晶金剛石具有非常微細(xì)且勻質(zhì)的顯微組織。同時(shí)，由于該多晶金剛石由含有至少50%C13的硬質(zhì)金剛石構(gòu)成，所以該多晶金剛石的硬度至少為90GPa，有時(shí)其硬度至少為120GPa,這超過(guò)了普通的單晶金剛石的硬度。另外，該多晶金剛石基本上只由含有至少50%C13的金剛石構(gòu)成，而根本不含金屬系催化劑或者燒結(jié)助劑，如果將該多晶金剛石放置在(例如)真空和1,40(TC的環(huán)境中，則不會(huì)觀察到其發(fā)生石墨化或者產(chǎn)生微細(xì)裂紋。所以本發(fā)明的多晶金剛石對(duì)于切削工具、整形器、模具和其它工具以及挖掘鉆頭等來(lái)說(shuō)是非常有用的。例子(實(shí)施例1-10和比較例1-4)向粒徑為0.05-10pm并且純度至少為99.95%的結(jié)晶性優(yōu)良的石墨粉末、或者粒徑為0.05-3pm的合成的金剛石粉末中加入多種非石墨型碳物質(zhì)，如超細(xì)粉碎成粉末的石墨、玻璃碳粉末、富勒烯粉末、碳納米管粉末，然后將所得物填充到Mo封裝體中并密封，制得原料組合物。利用帶式超高壓發(fā)生裝置，在不同的壓力和不同的溫度下對(duì)該原料組合物處理30分鐘，制得高硬度多晶金剛石。通過(guò)x-射線衍射技術(shù)來(lái)鑒定所制得的多晶金剛石的生成相，并根據(jù)TEM的觀測(cè)結(jié)果來(lái)檢測(cè)組成顆粒的尺寸。另外，將所制得的高硬度多晶金剛石的表面研磨成鏡面，并用顯微努普硬度計(jì)來(lái)測(cè)量該鏡面的硬度。表1示出了測(cè)量的結(jié)果。在表l中，"Gr"表示石墨、"Dia"表示金細(xì)j石。另外，"基材"和"添加物"欄內(nèi)分別表示的是基材和添加物的顆粒尺寸。"添加物的量"欄內(nèi)表示的是原料組合物中添加物的量。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>上述結(jié)果表明，如果向平均粒徑至少為50nm的粗粒的石墨型碳物質(zhì)或者金剛石中加入大于等于10體積％而小于等于95體積％的非石墨型碳物質(zhì)或微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)，并將所得混合物密封于金屬封裝體內(nèi)以制得原料組合物，再將該原料組合物放置在超高壓和超高溫的環(huán)境中以使其直接轉(zhuǎn)化成金剛石并燒結(jié)，那么就可以穩(wěn)定地制得具有這樣一種顯微組織的多晶金剛石，該顯微組織包含平均粒徑為50nm以下的金剛石細(xì)粒以及粒徑至少為50nm的片狀或顆粒狀的金剛石粗晶粒，其中，所述金剛石細(xì)粒形成基質(zhì)，所述片狀或顆粒狀的金剛石粗晶粒分散在該基質(zhì)中。可以發(fā)現(xiàn)，所制得的多晶金剛石的硬度比含有Co粘結(jié)劑的常規(guī)燒結(jié)體的硬度(60-80GPa)高得多，而且該多晶金剛石也不存在如常規(guī)的以石墨為原料而形成的多晶體中所見(jiàn)的硬度差異。(實(shí)施例11-19)所使用的原料由下列物質(zhì)構(gòu)成粒徑為0.05-10pm、純度至少為99.95%的結(jié)晶性優(yōu)良的石墨粉末；上面提到的超細(xì)粉碎成粉末的石墨粉末；玻璃碳粉末；富勒烯粉末和碳納米管粉末。將這些粉末混合后填充到Mo封裝體內(nèi)并密封，然后利用帶式超高壓發(fā)生裝置，在不同的壓力和不同的溫度下對(duì)該封裝體處理30分鐘，制得試樣。通過(guò)X-射線衍射技術(shù)來(lái)鑒定各試樣的生成相，并根據(jù)TEM的觀測(cè)結(jié)果來(lái)檢測(cè)各試樣的組成顆粒的尺寸。另外，將各試樣的表面研磨成鏡面，然后用顯微努普硬度計(jì)來(lái)測(cè)量該鏡面的硬度，并在該研磨面上進(jìn)行拉曼光譜的測(cè)定，以得到一級(jí)拉曼光譜線的位置。在進(jìn)行拉曼光譜的測(cè)定時(shí)，使用的是拉曼分光鏡，其激發(fā)光源采用氬離子激光器發(fā)出的激光射線，并以背向散射配置來(lái)進(jìn)行測(cè)定。以沒(méi)有應(yīng)變和缺陷的合成的IIa型金剛石結(jié)晶(其一級(jí)拉曼光譜線位于1,330.0cm'1)作為標(biāo)樣用于參照。表2示出實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。(表2<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>在表2中，"Gr"表示石墨，"1-3pmGr"表示平均粒徑為1-3pm的石墨顆粒。一級(jí)拉曼光譜線的位置以cm"來(lái)表示。另外，在表2中，"最大粒徑"和"平均粒徑"是指所有金剛石顆粒的最大粒徑和平均粒徑。(實(shí)施例和比較例)制備原料和粒徑不同的非金剛石型碳物質(zhì)的試樣，以該試樣作為起始物質(zhì)，進(jìn)行多晶金剛石的合成實(shí)驗(yàn)。(起始物質(zhì)的制備)按照下列方法來(lái)制備作為起始物質(zhì)的試樣。試樣的概要情況如表3所示。(a)平均粒徑為1-3pm、純度至少為99.95%并且含有99%的碳的同位素C13的石墨(試樣(a));(b)將試樣(a)(或者稱作C13石墨)與直徑為5mm的氮化硅制的小球一起裝入到氮化硅制的罐中，采用行星式球磨機(jī)，在經(jīng)高度純化精制后的氬氣中以500rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行機(jī)械粉碎，粉碎時(shí)間為1小時(shí)至20小時(shí)，由此制得經(jīng)粉碎的石墨(試樣(b)-l至(b)-3);(c)按照與制得上述試樣(b)相似的方法對(duì)天然的石墨(同位素C12:C13的比例為98.9:1.1)進(jìn)行粉碎后所得到的物質(zhì)(試樣(c)-l至(c)-3);(d)將試樣(a)或(b)與試樣(c)混合后所得到的物質(zhì)(試樣(d)-l至(d)-4)。在充有高純度氬氣的手套箱中回收經(jīng)粉碎的試樣，然后通過(guò)SEM或TEM的觀測(cè)結(jié)果來(lái)檢測(cè)試樣的粒徑，并且根據(jù)Scherrer方程式，由X-射線衍射圖中石墨的(002)衍射線的半峰寬來(lái)求得試樣的平均粒徑(或者晶粒尺寸)。其測(cè)定結(jié)果如表3所示。(多晶金剛石的合成)在上述手套箱中將各試樣分別密封于Mo封裝體內(nèi)，并利用帶式超高壓發(fā)生裝置，在不同的壓力和不同的溫度下對(duì)該封裝體處理30分鐘。采用X-射線衍射技術(shù)來(lái)鑒定試樣的生成相，并根據(jù)TEM觀測(cè)結(jié)果來(lái)檢測(cè)試樣的組成顆粒的粒徑。有些試樣燒結(jié)得很牢固，所以要將其表面研磨成鏡面，并用顯微努普硬度計(jì)來(lái)測(cè)量其硬度。合成實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如表4所示。該結(jié)果表明，當(dāng)使用含有至少50%的碳的同位素C13的石墨狀碳作為起始物質(zhì)時(shí)，與使用普通的石墨作為起始物質(zhì)相比，由前者制得的多晶體的硬度增加至少l.l倍。另外還發(fā)現(xiàn)，由粉碎至最大粒徑為100nm以下或者平均粒徑為50nrn以下的C13石墨構(gòu)成的起始物質(zhì)可以在較為溫和的高壓高溫條件下被轉(zhuǎn)化成金剛石并燒結(jié)。可以看出的是，在上述兩種情況下所制得的多晶體的硬度比具有Co粘結(jié)劑的常規(guī)燒結(jié)體的硬度(60-80GPa)要高得多，并且該多晶體的硬度與單晶金剛石的硬度(85-110GPa)相同或更高一些。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>表4起始物質(zhì)合成條件多晶金剛石壓力(GPa)溫度f(wàn)c)最大粒徑(nm)平均粒徑(nm)硬度(GPa)(a)122,30010010-80120(b>l92,1005020-30125(b)-292,1003010-20130(b)-381,700205-10110(b)-381,400205-1095(c)-381,400205-1080(d)-l92,1003010-20120(c)-292,1003010-20110(d)-2S1,700205-10100(d)-3122,2001005-80115(d)-492,1003010-20U0工業(yè)適用性本發(fā)明的高硬度多晶金剛石是一種具有足夠的強(qiáng)度、硬度和耐熱性的致密而且勻質(zhì)的單相金剛石的多晶體。該高硬度多晶金剛石具有非常優(yōu)異的機(jī)械特性和熱穩(wěn)定性，因此可作為非常有效的材料用于切削工具、整形器、模具和其它工具以及挖掘鉆頭等。另外，本發(fā)明的切削工具可作為用于切削多種金屬的切削工具。圖1示出了以壓力和溫度的關(guān)系表示的可以使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的范圍。圖2是本發(fā)明的實(shí)施例11、17和19以及標(biāo)樣的一級(jí)拉曼光譜線的圖。權(quán)利要求1.一種基本上只由金剛石構(gòu)成的高硬度多晶金剛石，該高硬度多晶金剛石是在超高壓和超高溫并且在不使用燒結(jié)助劑或催化劑的條件下、由含有非金剛石型碳物質(zhì)的原料組合物直接轉(zhuǎn)化成金剛石并進(jìn)行燒結(jié)而形成的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度多晶金剛石，其中所述多晶金剛石具有這樣的混合顯微組織，該混合顯微組織包含最大粒徑為100nm以下且平均粒徑為50nm以下的金剛石細(xì)晶粒，以及粒徑為50nm-10,000nm的片狀或者顆粒狀的金剛石粗晶粒。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高硬度多晶金剛石，其中所述金剛石細(xì)晶粒的最大粒徑為50nm以下且其平均粒徑為30nm以下。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高硬度多晶金剛石，其中所述金剛石粗晶粒的粒徑為50nm-1,000nm。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的高硬度多晶金剛石，其中所述的高硬度多晶金剛石在至少為1,332.2cm"的波數(shù)處出現(xiàn)一級(jí)拉曼光譜線。6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任意一項(xiàng)所述的高硬度多晶金剛石，其中所述金剛石粗晶粒的最大粒徑為200nm以下且其平均粒徑為100nm以下。7.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任意一項(xiàng)所述的高硬度多晶金剛石，其中所述金剛石細(xì)晶粒存在的比例為10體積％-95體積％。8.—種基本上只由金剛石構(gòu)成的高硬度多晶金剛石，該高硬度多晶金剛石是在超高壓和超高溫并且在不使用燒結(jié)助劑或催化劑的條件下、由含有非金剛石型碳物質(zhì)的原料組合物直接轉(zhuǎn)化成金剛石并進(jìn)行燒結(jié)而形成的，構(gòu)成該高硬度多晶金剛石的任何金剛石晶體的最大粒徑均為100nm以下、平均粒徑為50nm以下，并且該高硬度多晶金剛石在至少為1,331.1cm—1的波數(shù)處出現(xiàn)一級(jí)拉曼光譜線。9.一種基本上只由金剛石構(gòu)成的高硬度多晶金剛石，該高硬度多晶金剛石是在超高壓和超高溫并且在不使用燒結(jié)助劑或催化劑的條件下、由含有非金剛石型碳物質(zhì)的原料組合物直接轉(zhuǎn)化成金剛石并進(jìn)行燒結(jié)而形成的，構(gòu)成該高硬度多晶金剛石的任何金剛石晶體的最大粒徑均為50nm以下、平均粒徑為20nm以下，并且該高硬度多晶金剛石在至少為1,330.0cm'1的波數(shù)處出現(xiàn)一級(jí)拉曼光譜線。10.根據(jù)權(quán)利要求l-9中任意一項(xiàng)所述的高硬度多晶金剛石，其中所述高硬度多晶金剛石基本上只由金剛石構(gòu)成，并且含有至少50%的碳的同位素C13，所述高硬度多晶金剛石的硬度至少為90GPa。11.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的高硬度多晶金剛石，其中該高硬度多晶金剛石的硬度至少為120GPa。12.—種制備高硬度多晶金剛石的方法，該方法通過(guò)在至少1，50(TC的溫度和可使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的壓力并且在不使用燒結(jié)助劑或催化劑這樣的條件下，將含有粗粒的石墨型碳物質(zhì)、以及非石墨型碳物質(zhì)與微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)這二者之一的原料組合物直接轉(zhuǎn)化成金剛石并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)而形成所述的高硬度多晶金剛石，其中所述粗粒的石墨型碳物質(zhì)的平均粒徑至少為50nm，所述微細(xì)的石墨型碳物質(zhì)的平均粒徑小于50nm，所述非石墨型碳物質(zhì)占所述原料組合物的10體積％-95體積％。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述非石墨型碳物質(zhì)是粒徑在50nm以下的微細(xì)的非石墨型碳物質(zhì)，其是通過(guò)在惰性氣體中將石墨型碳物質(zhì)機(jī)械粉碎而形成的。14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述的非石墨型碳物質(zhì)為無(wú)定形的碳物質(zhì)。15.根據(jù)權(quán)利要求12-14中任意一項(xiàng)所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述的非石墨型碳物質(zhì)為筒狀或管狀的碳物質(zhì)。16.根據(jù)權(quán)利要求12-15中任意一項(xiàng)所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述的非石墨型碳物質(zhì)為球狀的碳物質(zhì)。17.—種制備高硬度多晶金剛石的方法，該方法通過(guò)在至少1,500。C的溫度和可使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的壓力并且在不使用燒結(jié)助劑或催化劑這樣的條件下，將含有金剛石和非石墨型碳物質(zhì)的原料組合物直接轉(zhuǎn)化成金剛石并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)而形成所述的高硬度多晶金剛石，其中所述金剛石的平均粒徑至少為50nm，所述非石墨型碳物質(zhì)占所述原料組合物的10體積％-95體積％。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述非石墨型碳物質(zhì)是粒徑在50nm以下的微細(xì)的非石墨型碳物質(zhì)，其是通過(guò)在惰性氣體中將石墨型碳物質(zhì)機(jī)械粉碎而形成的。19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述的非石墨型碳物質(zhì)為無(wú)定形的碳物質(zhì)。20.根據(jù)權(quán)利要求17-19中任意一項(xiàng)所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述的非石墨型碳物質(zhì)為筒狀或管狀的碳物質(zhì)。21.根據(jù)權(quán)利要求17-20中任意一項(xiàng)所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中所述的非石墨型碳物質(zhì)為球狀的碳物質(zhì)。22.—種制備高硬度多晶金剛石的方法，該方法通過(guò)在至少1,30(TC的溫度和可以使金剛石保持熱力學(xué)穩(wěn)定的壓力并且在不使用燒結(jié)助劑或催化劑這樣的條件下，將非金剛石型碳物質(zhì)直接轉(zhuǎn)化成金剛石并同時(shí)對(duì)其進(jìn)行燒結(jié)而形成所述的高硬度多晶金剛石，其中所述的非金剛石型碳物質(zhì)含有至少50%的碳的同位素C13。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的制備高硬度多晶金剛石的方法，其中在惰性氣體氛圍中將所述非金剛石型碳物質(zhì)粉碎至最大粒徑為100nm以下而使用。全文摘要本發(fā)明提供一種可用于切削工具、整形器、模具和其它加工工具以及挖掘鉆頭等的具有足夠的強(qiáng)度、硬度和耐熱性并且致密而勻質(zhì)的多晶金剛石，以及具有由該多晶金剛石形成的切削刃的切削工具。該多晶金剛石基本上只由金剛石構(gòu)成，并且是在超高壓和超高溫以及在不使用燒結(jié)助劑或催化劑的條件下、由含有非金剛石型碳物質(zhì)的原料組合物直接轉(zhuǎn)化成金剛石并進(jìn)行燒結(jié)而形成的，其中所述多晶金剛石具有這樣的混合顯微組織，該混合顯微組織包含最大粒徑為100nm以下且平均粒徑為50nm以下的金剛石細(xì)晶粒以及粒徑為50nm-10,000nm的片狀或者顆粒狀的金剛石粗晶粒。文檔編號(hào)C03B29/04GK101228095SQ200680026569公開(kāi)日2008年7月23日申請(qǐng)日期2006年7月21日優(yōu)先權(quán)日2005年7月21日發(fā)明者角谷均申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社