金剛石和立方氮化硼（cBN）作為典型的超硬材料在機(jī)械加工、油氣開采、地質(zhì)勘探、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，是不可或缺的戰(zhàn)略性材料。自20世紀(jì)60年代起，我國大力支持以金剛石、cBN為代表的超硬材料研發(fā)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前，我國人造金剛石產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的90％以上，已成為名副其實(shí)的超硬材料生產(chǎn)大國。然而與發(fā)達(dá)國家相比，我國在高性能超硬材料制品與工具的研發(fā)上尚存在較大的差距。在此背景下，燕山大學(xué)田永君院士團(tuán)隊從超硬材料基礎(chǔ)理論出發(fā)，將共價材料硬度與晶體結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵相聯(lián)系，建立了共價晶體硬度的微觀模型，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展建立了多晶共價材料的硬度模型。在該模型的指導(dǎo)下，合成出納米孿晶結(jié)構(gòu)的cBN和金剛石塊材，將合成比天然金剛石更硬材料的夢想變成了現(xiàn)實(shí)，突破了材料“越硬越脆”的傳統(tǒng)觀念，實(shí)現(xiàn)了材料硬度、斷裂韌性和熱穩(wěn)定性的協(xié)同提升。這種納米孿晶結(jié)構(gòu)cBN和金剛石塊材的成功合成為發(fā)展具有中國標(biāo)簽的高性能超硬材料提供了重要的歷史機(jī)遇。

       國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“納米結(jié)構(gòu)超硬材料組織和性能調(diào)控與精密成形加工”項目（2018YFA0703400）聚焦納米結(jié)構(gòu)超硬材料的制備與應(yīng)用方面的原始性探索和前瞻性技術(shù)研發(fā)，針對金剛石和cBN及其復(fù)合材料等高性能塊材中的重大科學(xué)問題與工具制造關(guān)鍵技術(shù)，在納米孿晶超硬材料的制備科學(xué)和工具制造方法，以及難加工材料的變革性加工技術(shù)、大尺寸塊材合成工藝和納米孿晶金剛石對頂砧研發(fā)、新型超硬材料的發(fā)現(xiàn)等方面開展了系列原創(chuàng)性的研究工作。

       項目以燕山大學(xué)、吉林大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、大連理工大學(xué)、北京高壓科學(xué)研究中心和鄭州中南杰特超硬材料有限公司為承擔(dān)單位，經(jīng)過項目成員的共同努力，現(xiàn)已取得階段性重要進(jìn)展。