1.5　立方氮化硼磨料

1975年立方氮化硼問(wèn)世。GB/T 6405—1994規(guī)定立方氮化硼的品種代號(hào)為CBN和M-CBN兩種。De Beers牌號(hào)有ABN300、ABN360、ABN615、ABN660。GE牌號(hào)有中等強(qiáng)度的CBNⅠ、CBNⅡ，高強(qiáng)度CBN500、CBN510。立方氮化硼的硬度僅次于金剛石，維氏硬度值HV為73～100GPa，熱導(dǎo)率在20℃時(shí)為13W/（cm·K），彈性模量在（111）晶面為7.12×10MPa，密度為3.48g/cm3，線脹系數(shù)在700℃時(shí)為4.3×10-6℃-1。

1.5.1　立方氮化硼的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

氮化硼是由氮原子和硼原子所構(gòu)成的晶體，化學(xué)質(zhì)量組成為43.6％的硼和56.4％的氮。氮化硼有四種變體，即六方氮化硼（HBN）、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼（CBN）及纖鋅礦氮化硼（WBN）。

（1）CBN的結(jié)構(gòu)

CBN具有類似金剛石的晶體結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)a=0.3615nm，晶體中的結(jié)合鍵為沿四面體雜化軌道形成的共價(jià)鍵。其結(jié)合鍵是B、N異類原子間的共價(jià)鍵結(jié)合，并帶有一定的弱離子鍵。在理想CBN晶格中，四個(gè)B—N鍵的鍵長(zhǎng)皆相等，c=0.156nm，鍵角為109°23'。CBN晶體每一層按緊密球堆積原則構(gòu)成，且是同類原子構(gòu)成。由B原子構(gòu)成的單層與由N原子構(gòu)成的單層相互交替。CBN格子具有aa'bb'cc'aa'bb'的連續(xù)層堆垛。立方氮化硼的結(jié)構(gòu)及其（111）晶面、纖鋅礦氮化硼的結(jié)構(gòu)及其（001）晶面如圖1-29所示。CBN的幾何形狀是正面體晶面與四面體晶面的結(jié)合，其形態(tài)有四面體、假八面體、假六角形（扁平四面體）。

（2）CBN的化學(xué)電磁性質(zhì)

CBN與Fe、C沒(méi)有明顯的親和力，因此適合于磨削鋼材。CBN與一些元素的化學(xué)作用是：在氧氣中溫度為1620～1670K時(shí)Fe、Ni、Co可與CBN反應(yīng)；在1.33×10-3Pa真空中，Ni或Mo在1630K時(shí)可與CBN反應(yīng)；含有Al的Fe或Ni基合金在1520～1570K時(shí)與CBN反應(yīng)。

CBN的電阻率在Be摻雜情況下為102～104Ω·cm，導(dǎo)電激活能為0.19～0.23eV；CBN介電常數(shù)ε=7.1。CBN具有弱的鐵磁性。

1.5.2　氮化硼的p-T狀態(tài)圖

（1）氮化硼的相圖

圖1-30所示為BN的相圖，由圖可知，BN的熱穩(wěn)定相是HBN、ZBN和液相。WBN是一種高密度亞穩(wěn)定相，在較低的溫度下HBN形成，在較高的溫度下亞穩(wěn)態(tài)的HBN和WBN可轉(zhuǎn)化為ZBN，該圖給出了不同相之間的p-T關(guān)系，圖中兩條實(shí)線是通過(guò)有催化劑存在時(shí)測(cè)得的HBN與CBN間相平衡及實(shí)驗(yàn)測(cè)定的HBN熔線。這兩條線延伸形成的交點(diǎn)即立方相、六方相、液相的“三相點(diǎn)”。HBN-CBN平衡曲線計(jì)算的關(guān)系式即自由焓變化為

式中　——在溫度T和壓力p下的自由焓的變化；

ΔVT——溫度T下的體積差；

——在任意溫度T和大氣壓下的自由焓的變化，；

，——HBN-CBN系統(tǒng)中焓值和熵值。

HBN和CBN的焓值ΔH和熵值ΔS計(jì)算為

式中　ΔCp——BN的熱容差值。

式中　α——線脹系數(shù)；

V——體積；

T——溫度；

n——壓縮系數(shù)。

催化劑使六方氮化硼（HBN）轉(zhuǎn)變成立方氮化硼（CBN）的過(guò)程中，壓力和溫度發(fā)生變化。實(shí)驗(yàn)證明，HBN中含有1.9％的氧及7.9％氮，CBN生長(zhǎng)區(qū)的溫度和壓力隨含量的增加而提高。在催化劑中有氮化物BN-Ca3N2、BN-Mg3N2、BN-Li2N存在的體系中，對(duì)于CBN生長(zhǎng)的壓力和溫度（p-T），三種催化劑合成的CBN的壓力下限基本相同，而溫度下限明顯不同，Ca3N2<Mg3N2<Li2N。

（2）六方氮化硼與立方氮化硼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變

HBN與CBN這兩種物質(zhì)的宏觀性質(zhì)不同，是由于B原子和N原子在兩種晶體中具有不同的外層電子結(jié)構(gòu)。在HBN中B原子的外層電子狀態(tài)為，而N原子的為sp2+。在CBN晶體中B原子和N原子都是sp3雜化狀態(tài)。CBN與HBN相比，它的B原子外層電子軌道中多了一個(gè)電子，而N原子卻少了一個(gè)電子。由此可見(jiàn)，只要?jiǎng)?chuàng)造一定條件，促進(jìn)電子從N原子轉(zhuǎn)移到B原子上，就可實(shí)現(xiàn)由HBN向CBN的轉(zhuǎn)變。在高壓、高溫下，CBN晶體中上下兩層間對(duì)得很準(zhǔn)的B原子和N原子，其間距一定縮短到它們足以相互作用的范圍內(nèi)，B原子外層的2p電子空軌道便奪取N原子的一個(gè)2pz電子，從而使自己外層電子由原來(lái)的變成，進(jìn)而完成雜化。與此同時(shí)，N原子由于失去了一個(gè)2pz電子，外層電子由原來(lái)的變成了，完成雜化。至此，HBN就轉(zhuǎn)變?yōu)镃BN晶體，這一轉(zhuǎn)變過(guò)程可由下式直觀示意表達(dá)：

后端B—N表示層間以sp3成鍵，與合成金剛石相類似。有催化劑參與時(shí)，則可大大降低CBN形成的壓力和溫度。催化劑的作用不僅促成B原子和N原子間的電子轉(zhuǎn)移，而且還要能促使層接成鍵相連。

靜壓催化劑法合成立方氮化硼常用的催化劑有堿金屬、堿土金屬及其氮化物。主要有Mg、Ni、Li等堿金屬。這些金屬的外層電子容易丟失，在一定壓力、溫度條件下，HBN結(jié)構(gòu)中的B原子可以較容易地從熔融催化劑金屬那里“借來(lái)”一個(gè)自由電子而發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，而同一層上與之直接相連的N原子在B原子的影響下也發(fā)生了相應(yīng)結(jié)構(gòu)變化，同時(shí)釋放一個(gè)電子“還給”催化劑金屬，這個(gè)過(guò)程是一個(gè)催化相變過(guò)程，可表示如下：

通過(guò)這一過(guò)程，熔融催化劑金屬與一層HBN結(jié)構(gòu)的B-N原子團(tuán)，形成了立方氮化硼晶體的生長(zhǎng)基元。隨著熔融催化劑和六方氮化硼不斷相互擴(kuò)散、接觸，生長(zhǎng)基元越來(lái)越多，便以催化劑金屬為基底而聚集成晶核，CBN晶核不斷長(zhǎng)大形成晶體。CBN晶體中也有位錯(cuò)等晶體缺陷。上述就是由六方氮化硼（HBN）合成立方氮化硼（CBN）的基本原理。

CBN在低壓、高溫條件下，存在Mg、Ni、Li等催化劑時(shí)，CBN可變成HBN。這與金剛石石墨化類似。催化劑促使立方氮化硼的六方化。CBN的六方化，必須在高溫、低壓下，催化劑物質(zhì)把表面次層以內(nèi)的B原子上的電子轉(zhuǎn)移到N原子上，催化劑金屬M(fèi)g、Ni、Li與CBN晶體表面為B原子的晶面接觸時(shí)，能將金屬的自由電子“借給”處于表面次層上的N原子，于是，N原子的外層電子軌道便隨之而發(fā)生以下變化：

在N原子影響和帶動(dòng)下，表面B原子由缺電子的sp2雜化立方結(jié)構(gòu)變成了平面結(jié)構(gòu)，但無(wú)電子損失：

這樣一來(lái)，原來(lái)都是立方結(jié)構(gòu)的表面層和表面次層都變?yōu)榱浇Y(jié)構(gòu)。CBN新B原子多出的那個(gè)電子“還給”催化劑金屬。催化劑金屬繼續(xù)與CBN的新表面作用，不斷地將CBN六方化。

在高溫、低壓下催化劑堿金屬促進(jìn)CBN六方化，便造成了CBN工具在加工堿金屬材料時(shí)出現(xiàn)親和作用，使CBN六方化。金屬原子吸引并奪取CBN表面次層上B原子的一個(gè)電子，完成B原子向平面結(jié)構(gòu)過(guò)渡：

在B原子的影響與帶動(dòng)下，N原子也向平面結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。因其本來(lái)就有5個(gè)電子，故無(wú)電子的得失：

過(guò)渡金屬?gòu)腂原子取得的電子，又轉(zhuǎn)送到了新表面層的N原子上，過(guò)渡金屬催化劑催化CBN六方化所需的能量高，以致在堿金屬起作用下，它們的反催化相變的作用表現(xiàn)不出來(lái)。因而，用CBN工具或磨具加工過(guò)渡金屬材料時(shí)，就不會(huì)因快速磨損而出現(xiàn)親和現(xiàn)象。即CBN與過(guò)渡金屬材料之間具有良好的化學(xué)惰性。CBN對(duì)Ni、V的化學(xué)惰性最好，對(duì)Ti、Fe、Co、Se等的化學(xué)惰性次之。

1.5.3　合成CBN的原料

靜態(tài)高溫、高壓催化劑法合成CBN所用的主要原料有六方氮化硼（HBN）、催化劑和葉蠟石。催化劑起著降低合成溫度和壓力的作用。葉蠟石則是傳壓密封介質(zhì)，葉蠟石的作用在合成金剛石中已有介紹，此處不再贅述。

（1）六方氮化硼的制備

HBN的制備常用固相法合成。按合成HBN的原料不同可分為硼砂-氯化銨法、硼砂-尿素法等。在固相法中，根據(jù)原料和方法的不同，又分為化合或還原-化合法、自蔓延高溫合成法。

①化合或還原-化合法。

a.硼砂-氯化銨法。將脫水的硼砂與氯化銨混合，在氨氣流中加熱反應(yīng)，將反應(yīng)所得產(chǎn)物凈制即得氮化硼，其反應(yīng)方程式為

b.硼砂-尿素法。將脫水的硼砂與尿素混合，在氨氣流中加熱反應(yīng)，將反應(yīng)所得產(chǎn)物凈制即得氮化硼，其反應(yīng)方程式為

c.硼酸-磷酸三鈣法。以磷酸三鈣為填充物與硼砂混合，在氨氣流中加熱反應(yīng)，其反應(yīng)方程式為

②HBN工業(yè)生產(chǎn)的工藝流程如下。

使用硼酸為原料可以獲得較高純度的HBN，氮源使用尿素可制得高純度的HBN。制備HBN一般在低于1473K的溫度下進(jìn)行，所得的HBN純度不高，要提高HBN的純度，需在高溫下進(jìn)一步處理。

合成CBN的HBN還應(yīng)在高溫下氮化以提高純度、結(jié)晶度和三維有序化程度。在高溫下氮化的方法是先在稍低一些的溫度下氮化，以除去半成品中較多的B2O3，再經(jīng)高溫提高HBN的結(jié)晶度，一般在1573K氮化10h以上可以達(dá)到目的。

（2）合成CBN的催化劑

為降低合成CBN的壓力、溫度，需要使用催化劑。常用的催化劑有：?jiǎn)卧卮呋瘎袎A金屬、堿土金屬、錫、鋁等；合金催化劑，如鋁基合金、鎂基合金等；化合物催化劑，如氮化物、硼化物、尿素等。

過(guò)去常用金屬鎂、鋰、鈣作催化劑。近年來(lái)用鎂基合金（如Mg-Al、Mg-Zn、Mg-Al-Zn）、鋁基合金（Al-Ni、Al-Cr、Al-Mn等）、鉛基合金作為催化劑，所合成的CBN晶形明顯變好，單晶抗壓強(qiáng)度提高。晶體呈黑色不透明。

氮化物或氮硼化合物作為催化劑，常用的有Li3N、Mg3N2、Ca3N2、Li3BN2、Mg2BN4、Ca3B2N4等，所產(chǎn)生的CBN呈淡黃色、琥珀色或無(wú)色透明晶體，完整晶形多，晶面光滑，單晶顆粒抗壓強(qiáng)度高。

1.5.4　CBN合成工藝、提純及檢測(cè)

靜態(tài)高壓、高溫催化劑法合成CBN所使用設(shè)備也為兩面頂超高壓裝置與六面頂超高壓裝置（以鉸式六面頂為主）。

（1）合成CBN的工藝流程

CBN合成工藝無(wú)論采用金屬鎂、氮化物、氮硼化合物、鎂基合金等任一種催化劑材料，合成工藝流程基本是一致的。

合成CBN所使用的合成塊組裝如圖1-31所示。合成壓力為6.0GPa，溫度為1773K。在CBN生成區(qū)內(nèi)，壓力提高，晶體成核率高，晶粒多而細(xì)，單晶強(qiáng)度較差，降低壓力則相反。合成的升溫方式常采用“到壓升溫”。合成CBN的時(shí)間可以短至0.5min，一般保溫10～15min就可達(dá)到較好效果。

（2）CBN的提純

CBN的提純是清除合成料中的HBN、催化劑、石墨、葉蠟石等，以獲得純凈的CBN。

提純工藝流程為：合成棒搗碎→泡料→分選→酸處理→整形→堿處理→水洗→烘干。

酸處理可以除去石墨、金屬等雜質(zhì)。酸處理一般用高氯酸與金屬作用生成鹽而溶解。堿處理可以去除HBN和葉蠟石等雜質(zhì)。

（3）CBN的檢測(cè)

CBN的粒度分為磨料與微粉兩部分。粒度劃分、檢測(cè)方法同金剛石。CBN產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)符合GB 6408—1986標(biāo)準(zhǔn)。

1.5.5　聚晶立方氮化硼（PCBN）制備及性能

PCBN是以許多微細(xì)的CBN為原料，經(jīng)高溫、高壓條件下燒結(jié)而成的聚結(jié)體。PCBN分為有結(jié)合劑的PCBN和純PCBN及表面鍍覆的PCBN，PCBN的性能特點(diǎn)如下。PCBN硬度僅次于金剛石，高于陶瓷與硬質(zhì)合金，可加工HRC60以上的淬火鋼、灰口鑄鐵、硬質(zhì)合金及硬度高達(dá)HRC70以上的YG15、YG20、YG25的硬質(zhì)合金；其壽命為陶瓷刀具的3～5倍，硬質(zhì)合金的5～15倍。PCBN刀具材料具有高的耐磨性和長(zhǎng)壽命，能提高工件的加工精度，減少換刀次數(shù)和刃磨次數(shù)，提高加工工效。

PCBN與其他刀具材料性能對(duì)比列于表1-8。

PCBN刀具材料具有優(yōu)良的切削性能，主要體現(xiàn)如下。

①高硬度及優(yōu)良的耐磨性　PCBN的顯微硬度為HV800～900，僅次于金剛石的硬度（HV1000）。

②PCBN具有很高的熱穩(wěn)定性　PCBN的耐熱溫度高達(dá)1400～1500℃。CBN在1370℃以上時(shí)，才由立方晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榱骄w且開(kāi)始軟化。用CBN制作刀具可以切削高溫合金，其切削速度比硬質(zhì)合金刀具高3～5倍。

③PCBN具有極強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性　PCBN具有化學(xué)惰性大的性質(zhì)，在中性還原氣體介質(zhì)中，對(duì)酸、堿都是穩(wěn)定的，與碳在2000℃時(shí)才起反應(yīng)。與鐵元素材料在1200～1300℃也不起反應(yīng)。PCBN與各種材料的黏結(jié)性和擴(kuò)散作用比碳質(zhì)合金小得多，可用來(lái)切削金剛石不能切削的鋼鐵材料。

④PCBN導(dǎo)熱性能好　PCBN的熱導(dǎo)率為795.4W/（m·K），僅次于金剛石。

⑤PCBN具有較低的摩擦系數(shù)　PCBN的摩擦系數(shù)為0.1～0.3，摩擦系數(shù)低，可減小切削力，降低切削溫度，減小表面粗糙度。

⑥PCBN可重磨　PCBN刀具的切削刃采用鑲嵌工藝，鑲嵌牢固，刀刃鈍化可進(jìn)行重磨。

由于CBN的粒度小且存在易劈裂的解理面，不能直接用于制造切削刀具。工業(yè)上作為切削刀具大多是聚晶的PCBN。PCBN是由無(wú)數(shù)細(xì)小的無(wú)方向性CBN單晶構(gòu)成的，會(huì)使劈裂的影響大大減小，并且隨著切削刀具的磨損會(huì)連續(xù)露出新的晶體。

PCBN分為有結(jié)合劑的PCBN和純PCBN及表面鍍覆的PCBN。PCBN的結(jié)合劑有金屬及其合金組成的金屬結(jié)合劑和陶瓷與金屬或合金組成的結(jié)合劑。

陶瓷組分的結(jié)合劑由氧化鋁、氮化鋁、硼化鋁等成分組成，經(jīng)燒結(jié)后能提高PCBN的強(qiáng)度。有結(jié)合劑的PCBN中存在非CBN組分，降低了CBN的硬度和強(qiáng)度。

由于CBN單晶表面有一層致密的氧化硼薄膜，阻礙了CBN晶粒間的直接鍵合，所以難以得到CBN晶粒直接鍵合的高強(qiáng)度的PCBN。因而在聚合過(guò)程中加入多種結(jié)合劑材料以加強(qiáng)CBN晶粒間的連接。金屬結(jié)合劑對(duì)提高PCBN的韌性起到良好的作用，在高溫下結(jié)合劑的軟化對(duì)PCBN的耐磨性起一定的副作用。而用陶瓷結(jié)合劑，可在高溫條件下解決軟化的問(wèn)題，但其沖擊韌性差、壽命短。陶瓷與金屬的混合結(jié)合劑則克服了前兩種結(jié)合劑的各自缺點(diǎn)，目前通過(guò)改進(jìn)結(jié)合劑，PCBN正朝著高斷裂韌性、高耐磨性方向發(fā)展。

由美國(guó)GE公司研究的BENCompact復(fù)合片直徑為8.3mm、13.2mm、23.5mm、50.8mm，復(fù)合片厚度為1.6mm、3.2mm、4.8mm，其中PCBN的凈厚度分為0.6mm、1.2mm、1.6mm，適用于切削高硬度高速鋼、冷硬鑄鐵、超硬耐磨合金。

由De Beers公司研制的AMBORITE商標(biāo)的AMB90、DBA80、DBC50、DBN-45的PCBN，是由CBN的不同粒徑、不同含量、不同結(jié)合劑合成而成。其CBN含量分別為90％、80％、50％、45％，適用于高速切削淬火鋼高硬度軋輥，加工表面粗糙度很低。在高壓（>5GPa）、高溫（高于1400℃）下，則使AMB90的直徑由60mm增大到101.6mm，增強(qiáng)了產(chǎn)品市場(chǎng)適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)效益。

陶瓷結(jié)合劑的組分中有氧化鋁、氮化鋁、硼化鋁等，經(jīng)燒結(jié)后，對(duì)提高PCBN的強(qiáng)度有較好的效果。高熔點(diǎn)金屬組分可用TiC、TiN、WC、NBe、（TiW）C、TiW、TiTa等，加入后，對(duì)PCBN的抗磨性和抗破損性都有提高。美國(guó)史密斯公司制備的復(fù)合體系包括兩相組成的有序微觀結(jié)構(gòu)，第一結(jié)構(gòu)相由Co、Ni、Fe、W、Mo、Cu、Al、Nb、Ti、Ta金屬、陶瓷和合金等組成，第二結(jié)構(gòu)相至少與一定量的第一相緊密接觸，復(fù)合體系至少包含兩相的有序結(jié)構(gòu)，用于鉆孔加工的切削刀具。

純PCBN發(fā)展迅速，GE公司采用2～4μm、8～12μm的CBN粉末在7.7GPa高壓和2100～2350℃高溫下，無(wú)任何燒結(jié)助劑下制備純凈、半透明的PCBN復(fù)合片，其楊氏模量、剪切模量、泊松比等方面非常接近純PCBN。日本住友公司研制了CBN含量大于99.9％的純PCBN。

表面鍍覆PCBN是在PCBN表面，采用物理氣相沉積方法，在表面上鍍覆一層厚1～3μm的TiN等陶瓷鍍層，以提高PCBN的使用壽命和切削性能。PCBN刀具材料的性能隨CBN的含量表現(xiàn)出不同特點(diǎn)，用于以下不同的加工場(chǎng)合。

①切削性質(zhì)　CBN含量78％，高斷裂韌性，高熱導(dǎo)率；CBN含量<60％，高抗壓強(qiáng)度，低熱導(dǎo)率。

②應(yīng)用范圍　高CBN含量，精加工冷硬鑄鐵，粗加工淬火鋼，冷硬鑄鐵，珠光體鑄鐵，表面冷硬層；低CBN含量，精加工淬火鋼，鑄鐵，鈷基，鎳基高溫合金。

PCBN刀具主要應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、多用途機(jī)床、自動(dòng)線專用高速機(jī)床，柔性生產(chǎn)線，對(duì)淬火鋼、模具鋼、白口鑄鐵、壓鑄鑄件、合金鋼、工具鋼、熱噴涂、焊接件進(jìn)行精加工與半精加工，能高速切削HRC35以上的鈷基、鎳基高溫合金、硬質(zhì)合金、陶瓷及其他難加工材料的高速車削、銑削、鏜削、鉆鉸等加工，是用車、銑加工代替磨削的最主要的刀具材料。

1.5.6　新型磨料

（1）微晶氧化鋁磨料

微晶氧化鋁（Seeded Gel，SG）磨料是美國(guó)Norton公司的專利產(chǎn)品。它是由晶粒為亞微米級(jí)（尺寸小于1μm）的剛玉（Al2O3）晶體，采用溶膠-凝膠（Sel-Gel）工藝合成并經(jīng)燒結(jié)制成。目前常用的是SG與WA（白剛玉）或A（棕剛玉）的混合磨料砂輪，采用的結(jié)合劑是低溫結(jié)合劑。SG磨粒的磨削性能介于剛玉與CBN之間，是一種很有應(yīng)用前景的新磨料。SG磨料分為SG、5SG、3SG、1SG等品種，分別表示磨料微晶含量分別為100％、50％、30％、10％等。純SG磨料砂輪用于粗磨，5SG、3SG、1SG磨料砂輪用于精磨。SG磨料硬度高，磨粒是微晶，它有很多晶解面，在外力作用下或在休整、修銳中僅微晶脫落，不斷產(chǎn)生鋒利的切削微刃，自銳性好，磨粒剝落較小。用其制作的砂輪具有耐磨性好、磨削熱少、使用壽命長(zhǎng)、磨除率高、磨削比大、磨削質(zhì)量好等特點(diǎn)。和CBN比，SG磨料成本低且對(duì)磨床沒(méi)有特別要求。砂輪的修整與傳統(tǒng)磨粒砂輪修整方法相同。以砂輪線速度為125m/s磨削回火鋼，其比磨除率已達(dá)100mm3/（mm·s）。SG磨粒已在航空航天、汽車、軸承、模具、儀器儀表等領(lǐng)域的高效加工領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。近年來(lái)Norton公司推出SG磨粒的二代產(chǎn)品——TG（Targa）。TG保留了SG的優(yōu)點(diǎn)，在磨料形狀上增加了很細(xì)的棒狀晶態(tài)結(jié)構(gòu)，適合于緩進(jìn)給磨削加工鈷鎳鐵合金、高溫合金等難加工材料。TG磨料的磨除率為剛玉的2倍，壽命為剛玉的7倍。

（2）人造金剛石磨粒（CDA）

CDA是De Beers公司推出的人造金剛石磨粒。它是一種鑲嵌結(jié)構(gòu)，是不規(guī)則塊狀，明顯缺乏結(jié)晶定向，凹凸不平，有一定脆性，具有微刃破碎的自銳作用，可提高磨削比和降低功率消耗。與多晶金剛石磨粒RDA相比，CDA可提高生產(chǎn)率50％～60％。

（3）ABN800和ABN600 CBN磨粒

ABN800和ABN600 CBN磨粒均是微晶結(jié)構(gòu)，具有較高的抗壓強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。ABN800磨粒在其合成過(guò)程中，晶體沿著四/八面體軸向生長(zhǎng)，與四面體結(jié)構(gòu)有很大偏差，實(shí)際上不存在立方體晶面，具有獨(dú)特的晶體特性。在受沖擊破裂時(shí)，主要以解理機(jī)制為主，裂紋沿著與解理面平行的晶面發(fā)生，磨粒的破碎以間斷方式進(jìn)行。磨粒碎片無(wú)論大小都具有尖角，使其在磨削過(guò)程中始終保持鋒利的切削微刃。所以，使用AB800磨粒制作的砂輪比其他CBN砂輪磨削時(shí)磨削力小，功率消耗少，加工質(zhì)量好，使用壽命長(zhǎng)，適合于高生產(chǎn)率磨削。

ABN600磨粒具有四/八面體及立方晶體面，當(dāng)其受沖擊時(shí)，破裂連續(xù)發(fā)生，產(chǎn)生的小碎片有尖角，故它適合于加工高碳合金鋼，適合制造強(qiáng)把持力的金屬結(jié)合劑砂輪。