Το θερμο-σταθερό πολυκρυσταλλικό διαμάντι (PCD) κατέχει κρίσιμη θέση στην κατασκευή υψηλών-τελών λόγω της μοναδικής αρχής λειτουργίας του. Διατηρώντας την εξαιρετικά υψηλή σκληρότητα και την εξαιρετική αντοχή στη φθορά του διαμαντιού, καταστέλλει αποτελεσματικά την υποβάθμιση της απόδοσης που προκαλείται από υψηλές θερμοκρασίες μέσω υλικών και δομικής βελτιστοποίησης, διατηρώντας έτσι σταθερές δυνατότητες κοπής σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής ταχύτητας και πολύπλοκων φορτίων.
Η βασική δομή του PCD αποτελείται από μεγάλο αριθμό μικροσωματιδίων διαμαντιού που συντήκονται υπό υψηλή θερμοκρασία και πίεση υπό τη δράση μιας φάσης σύνδεσης για να σχηματίσουν μια τρισδιάστατη δομή δικτύου. Το διαμάντι είναι το πιο σκληρό γνωστό φυσικό υλικό και τα άτομα άνθρακα του συνδέονται στενά με ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς, δίνοντας στο PCD εξαιρετική αντοχή στη φθορά και αντοχή στην παραμόρφωση. Ωστόσο, οι φάσεις μεταλλικής συγκόλλησης (όπως το κοβάλτιο και το νικέλιο) στη συμβατική PCD έχουν καταλυτική επίδραση σε υψηλές θερμοκρασίες, προκαλώντας τη μετατροπή του διαμαντιού σε γραφίτη, οδηγώντας σε απότομη πτώση της σκληρότητας και αστοχία του εργαλείου. Μία από τις βασικές αρχές της αρχής λειτουργίας του θερμικά σταθερού PCD είναι να μπλοκάρει ή να καθυστερήσει τη διαδικασία θερμικής αποσύνθεσης του διαμαντιού μειώνοντας την περιεκτικότητα σε καταλυτικά μέταλλα ή αντικαθιστώντας τα με μη{4}}φάσεις καταλυτικής συγκόλλησης όπως κεραμικά και καρβίδια, επιτρέποντας στο υλικό να αντέχει σε θερμοκρασίες πάνω από 700 βαθμούς χωρίς σημαντικό μετασχηματισμό φάσης. Χτίζοντας πάνω σε αυτό το θεμέλιο, τα θερμικά σταθερά εργαλεία PCD βασίζονται επίσης σε βελτιστοποιημένο σχεδιασμό μικροδομής για τη βελτίωση της θερμικής σταθερότητας και της μηχανικής σκληρότητας. Το μέγεθος και η κατανομή των κόκκων διαμαντιών ελέγχονται με ακρίβεια, εξασφαλίζοντας ισχυρή συγκόλληση στα όρια των κόκκων, αποφεύγοντας παράλληλα αδύναμες επιφάνειες λόγω υπερβολικά χονδροειδών κόκκων ή μειωμένης μακροσκοπικής αντοχής λόγω υπερβολικά λεπτών κόκκων. Ένα ορθολογικά σχεδιασμένο δίκτυο ορίων κόκκων μπορεί να διασκορπίσει τη θερμική καταπόνηση και τη μηχανική κρούση, μειώνοντας τη ζημιά που προκαλείται από τοπικές συγκεντρώσεις υψηλών{9} θερμοκρασίας. Ταυτόχρονα, οι τεχνικές μετα{11}}επεξεργασίας (όπως η ανόπτηση υπό κενό σε υψηλές{{12} θερμοκρασίες) μπορούν να απενεργοποιήσουν ή να μεταναστεύσουν υπολειμματικά καταλυτικά μέταλλα σε μη κρίσιμες περιοχές, μειώνοντας έτσι την τάση για γραφιτοποίηση σε υψηλές θερμοκρασίες και βελτιώνοντας τη συνολική αντίσταση στη λιπαρότητα και τη συνολική αντίσταση στην οξείδωση.
Κατά τη λειτουργία, τα θερμικά σταθερά εργαλεία PCD παράγουν σημαντική ποσότητα θερμότητας κατά την κοπή, ειδικά όταν κατεργάζονται κράματα αλουμινίου υψηλής{0}}πυριτίου, κράματα υψηλής-θερμοκρασίας και σύνθετα υλικά, όπου η θερμοκρασία της ζώνης κοπής είναι συχνά υψηλή. Χάρη στην υψηλή θερμική του σταθερότητα και τον χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής, το εργαλείο μπορεί να διατηρήσει σταθερότητα διαστάσεων και σχήματος σε περιβάλλοντα υψηλής{3} θερμοκρασίας, μειώνοντας τα σφάλματα μηχανικής κατεργασίας που προκαλούνται από θερμική παραμόρφωση. Επιπλέον, η δομή του ομοιοπολικού δεσμού της φάσης του διαμαντιού παραμένει στιβαρή σε υψηλές θερμοκρασίες, διατηρώντας την αιχμηρή άκρη και επιβραδύνοντας τη διαδικασία φθοράς. Αυτός ο συνδυασμός σκληρότητας, αντοχής στη φθορά και δομικής ακεραιότητας σε υψηλές θερμοκρασίες είναι ο θεμελιώδης λόγος για τον οποίο το θερμικά σταθερό PCD μπορεί να κόβει συνεχώς και αποτελεσματικά κάτω από σκληρές συνθήκες.
Εν ολίγοις, το θερμικά σταθερό PCD επιτυγχάνει τη μακροπρόθεσμη-διατήρηση των εξαιρετικών μηχανικών ιδιοτήτων του διαμαντιού σε περιβάλλοντα υψηλής{{1} θερμοκρασίας μέσω των συνεργιστικών επιδράσεων της τροποποίησης υλικού, της βελτιστοποίησης της μικροδομής και της μετα{2}}επεξεργασίας. Η αρχή λειτουργίας του αντικατοπτρίζει τον υψηλό βαθμό προσαρμογής μεταξύ των απαιτήσεων σχεδιασμού υλικών και επεξεργασίας, παρέχοντας αξιόπιστη υποστήριξη για την κατασκευή ακριβείας κάτω από ακραίες συνθήκες.
