人造金剛石聚晶是一種把金剛石與結合劑在高溫、超高壓下燒結而成的金剛石聚合物，它具有極高的耐熱性和很高的熱穩定性。廣泛應用于制造石油，地質鉆頭，鉆石加工和機械加工工具等。

       人造金剛石聚晶也是一種復合材料，是把金剛石與結合劑這兩種材料通過表面接觸相互結合而成的，那么金剛石和結合劑是按照什么原理才能很好的粘結在一起，并且發揮它最大的物化性能呢？這是一個具有重要實際意義的研究論題。

      一、表面原子分布對應相互成鍵學說

       王光祖教授在《超硬材料》中講到，可以從表面結構和表面接觸時，雙方原子間相互作用的規律來研究粘合問題。比如，A與B兩種材料相互接觸能粘合在一起的條件是，A 面上的原子與B面上的原子相互作用成鍵，A與B兩面間的粘合就是A面上大量a原子與B面上大量b原子之間相互作用成鍵的集體表現。要使它們粘合得好，在一般情況下，就要求兩面接觸很好，兩面的結構有一定對應關系，使兩面上的原子對得準，相互作用成鍵能力要強，這就是粘合的一般原理，也是表面原子分布對應相互成鍵學說。

這個原理包含兩部分內容： 

       1、結構對應原理即雙方表面上原子分布有一定對應關系；

       2、成鍵原理即雙方表面上的原子要能相互聯結成鍵。

       必須同時符合這兩條原理，才能粘合，缺一不可。兩面接觸時，不一定要求所有面上的原子都對準，只要有相當多的原子對得準，且相互作用成鍵能力強就行了。若雙方面上的所有原子都能對得準，且成鍵能力又強，則當然更好。
       二、人造金剛石聚晶的聚結機理

       下面是通過添加某種粘結劑，應用上述的粘合原理來說明粘結劑在超高壓高溫下是如何能使許多小顆粒金剛石聚結而成PCD的。

       1、 添加粘結劑為Co或Ni時：聚晶金剛石一般是在6.5GPa和1600℃左右的高溫高壓下燒結的。

       Co是面心立方結構，密排面(111)面上的原子間距為0.250nm； 

       金剛石密排面上的原子間距為0.251nm。

       兩者很接近，因此，兩者有很好的結構對應關系，在高壓高溫下熔化后，Co的流動性很好，并滲透到各金剛石晶粒之間，使金剛石的密排面(111)面相互擠壓接觸，接觸面上對準的Co原子與C原子可以相互成鍵，產生粘附作用。
       添加劑粘結劑為Ni時，同樣適用于上述原理。2、添加粘結劑為Si時：

       Si的密排面（111）上的原子間距為0.381nm；

       金剛石密排面（111）上的原子間距為0.251nm； 

       2×0.381nm≈3×0.251nm；

       兩者雖有一定的差距，但兩者接觸的密排面仍有一定的對應關系；根據周期性對準規則，部分Si原子呈周期性地與C原子對準，另外的Si 原子則與相鄰兩個C原子聯線的中央對準。

       金剛石表面上的碳原子還有一個多余的價電子，而Si面上的Si原子也有一個多余的價電子，在超高壓高溫下，Si溶化后滲透到金剛石晶粒之間，使其密排面(111)面與金剛石的密排面(111)面相互擠壓接觸，兩接觸面上對準的Si原子與C原子，可以相互聯結成Si- C共價鍵，而產生粘結作用。此外，與相鄰兩個C原子聯線中央對準的Si原子則可以從側面與兩個C原子聯系形成橋式三中心（Si…C）π鍵，也可以產生粘結作用，接觸面上的Si原子都可以分別以共價鍵或橋式三中心π鍵的方式與金剛石表面上的c原子相聯結而產生強有力的粘結作用。

       三、添加劑的選擇原則

       根據上述的粘合原理和金剛石的聚結機理，可得出添加劑的選擇原則:

       1、結構對應原則

       添加劑密排晶面上的原子排列與金剛石（111）面上的原子排列要有一定的對應關系，且原子間距要等于或接近于金剛（111）面上C原子間距0.251nm。這就是說，要求添加劑原子與C原子對準或呈周期性地對準。

       2、定向成鍵原則

       添加劑密排面上的原子與金剛石表面上對應的C原子要能相互聯結成鍵，成鍵能力強的，粘結效果就好。當然，添加劑的選擇原則還涉及其他， 此處暫不過多介紹。

參考文獻：王光祖《超硬材料》