超硬材料網

超硬材料（Superhard Material）主要是指金剛石和立方氮化硼，憑借優異的力學、熱學、光學、聲學、電學和生物等性能，享有“材料之王”的美譽，它們不僅可加工世界上所有的已知材料，而且可制成性能極端的功能性器件，在諸多應用領域具有不可替代性。 《國務院關于加快振興裝備制造業的若干意見》和《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》明確指出：發展大型、精密、高速數控裝備和數控系統及功能部件，改變大型、高精度數控機床大部分依賴進口的現狀，滿足機械、航空航天等工業發展的需要。《戰略性新興產業分類（2018）》將“人造金剛石”列入“戰略性新興產業分類”中的“先進無機非金屬材料”；將“金剛石與金屬復合材料”、 “金剛石與金屬復合制品”列入“戰略性新興產業分類”中的“高性能纖維復合材料和制品”，屬于國家重點發展的新材料。 相關政策文件的發布，大力鼓勵發展超硬材料產業，積極推動我國超硬材料制造技術及工具設備的快速發展。在國家政策的支持下，超硬材料行業正迎來歷史性的戰略發展機遇。 只有掌握高端超硬材料及制品核心科技，才能從根本上解決我國高精密數控裝備的落后現狀。為了實現高端裝備業，特別是航空航天、IT制造、高鐵等高精尖科技產業的快速發展，我國必須投入必要的人力物力，在以下方面聯合相關高校、科研院所和企事業單位協同攻關，自主研發精密和超精密加工工具技術，為我國高端制造業達到世界先進水平提供技術支撐。 

航空發動機及其葉片的超精密加工技術

航空發動機是飛機的“心臟”和動力的源泉，“心臟病”的問題，一直是困擾中國航空工業發展的瓶頸。雖然我國每年都投入大量人力物力研制國產發動機，在2017年，，國產的航空發動機CJ-1000經過商飛之手成功進行了裝機，順利通過點火試驗，已經達到了設計水平，但從設計試驗完成到發動機的規模化量產，需要很長一段時間，根據相關的工程師估計大約需要五年的時間，所以目前為止，國產的大飛機還沒能裝備上國產的發動機。當前航空發動機嚴重依賴進口，加工航空發動機及葉片關鍵零部件要求精度小于1μｍ、表面粗糙度小于1000nm、工件表面殘余應力小且加工工具使用壽命長。這些都迫切需要研發高速磨削工具、高效超硬復合刀具和高精珩磨工具技術，運用車削、銑削、磨削、鉆削、軟拋等復合加工技術，滿足航空發動機超精密加工的需求。 

大規模集成電路單晶硅晶片的平坦化技術

2020年我國大規模集成電路芯片進口額（3700億美元）。中國每年制造約13億部手機，40509.2萬臺計算機，19626.2萬臺彩電，都是世界第一，但2020中國芯片進口超2.4萬億，超過石油的一倍，國產自給率不到6%。芯片加工的關鍵問題是表面精度要求極高，微粗糙度需 達到0.1~1nm，不平坦度10nm。超精密加工已成為制約中國芯片發展的瓶頸，急需研發納米金剛石拋光液、超精密研磨工具等關鍵技術，并帶動
IT、LED、光伏產業及智能終端制造業的超精密加工。據了解，CMP拋光材料總體占到晶圓制造所需各類材料成本的7%,其中拋光液、拋光墊分別占到拋光材料的49%和33%。在CMP拋光液這個領域,國內起步較晚。 

高鐵軌道的高速精密修磨技術

2020年中國高鐵總里程超過3.79萬公里，穩居世界第一。高鐵已經成為中國遞向世界的一張“名片”。根據國家《中長期鐵路網規劃》，2025 全國鐵路營業里程將達到17萬公里。高鐵的四大核心技術是高速機車技術、路軌技術、隧道技術和運行與控制技術。高速路軌技術要求軌道板磨削高度差小于0.2mm精度，鋼軌的磨削精 度也要達到0.1mm。高鐵建設與日常維護需要大量高速軌道板專用磨削機床和高速軌道修磨機車，以及與之配套的高速、高效修磨軌道板金剛石砂輪和修磨軌道樹脂砂輪。

汽車發動機及其關鍵零部件的精密加工技術

2020年中國汽車產銷量超過2500萬輛，占全球的32.46%，但是，目前我國汽車行業所需的超精密制造工具部分仍依賴進口，裝備制造關鍵零部件、汽車發動機等相關企業的發展受超精密制造技術的嚴重制約。急需突破高效 PCD、PCBN刀具，高速砂輪、精密珩磨工具制造技術，提高關鍵汽車零件的精度，從而可使汽車磨合期縮短1/3～1/2，使用壽命提高10％～20％。 

智能手機、藍寶石單晶屏等關鍵部件的精密研磨拋光技術

2020年中國手機產量超過13億部，要提高生產效率，必須開發超硬材料精密加工工具。然而，相關的超硬刀具及精密磨削工具大部分卻依賴進口，智能終端生產過程中的大部分利潤流向國外的工具制造企業。“設計在美國，工具用德日，組裝在中國”的生產模式急需改變，超硬材料與制品技術是突破這一模式，實現電子加工行業轉型升級的關鍵技術之一。 超硬材料及制品生產技術是發展高精度、高品質超精密制造工具的關鍵技術。急需協同國內高校、科研院所、生產與應用企業聯合攻關，突破高品級大單晶及復合超硬材料、超硬材料功能性元器件、高速高效精密磨具、高精高效超硬材料鋸切與鉆進工具、超精密拋光磨具等關鍵技術，實現我國航空、汽車、電子等支柱產業的轉型升級，同時促進機械、軸承等行業發展。