2025年全球超硬材料行業技術發展與分析——擁抱產能，迎接創新

行業主要上市公司：中兵紅箭(000519)、黃河旋風(600172)、力量鉆石(301071)、惠豐鉆石(839725)、國機精工(002046)、四方達(300179)、沃爾德(688028)等

本文核心觀點：2025年全球超硬材料行業呈現"技術雙軌競爭、應用多元拓展"的發展格局，納米孿晶金剛石和新型超硬化合物研發成為技術制高點，行業正加速向半導體、量子計算等新興領域轉型。

從HPHT突破到納米孿晶材料的性能躍升

超硬材料的技術發展可追溯至20時間50年代，始于高溫高壓合成金剛石技術的成功實現。1953年瑞典ASEA與1954年美國GE相繼合成出可控的人造金剛石，開啟了超硬材料工業化的先河。隨后，1957年立方氮化硼問世，成為繼金剛石后又一重要的超硬材料，因其出色的耐熱性和對鐵系材料的化學惰性，在切削和磨削領域得到了廣泛的應用。進入1980年代后，化學氣相沉積技術的發展推動了金剛石薄膜的低壓合成，為電子器件、熱管理與精密加工領域提供了更廣泛的材料選擇。同時，聚晶、納米晶等微結構控制手段使金剛石和立方氮化硼材料性能得到進一步的提升。而近十年來，納米孿晶結構技術成為突破硬度極限的關鍵手段，其中納米孿晶金剛石與立方氮化硼的硬度可超過傳統合成金剛石，展現出優異的綜合力學性能。此外，碳-氮、硼-碳-氮等輕元素超硬化合物與異質結構材料的研發也成為新一輪熱點，在計算材料學與機器學習設計的輔助下，超硬材料的發展正邁向結構可控化、功能多樣化與工藝智能化的新階段。

立方碳化硼是一種僅次于金剛石的超硬材料，最早于1957年由美國通用電器公司合成，立方碳化硼不僅硬度高，而且耐高溫、抗氧化，廣泛運用于鋼鐵加工。而合成金剛石則是最早實現工業化的超硬材料，通常采用HPHT法和CVD法進行制備，它具有極高的硬度，良好的熱導率和化學穩定性，廣泛運用于切削、磨削、電子器件和光學窗口等領域。

在近年來，研究者通過引入納米孿晶結構顯著提升了超硬材料的性能，納米孿晶金剛石通過精細控制晶界結構實現超越常規金剛石的硬度，部分實現測得其維氏硬度高達180-200GPa，是目前已知最硬的人造材料之一。而納米孿晶cBN也通過界面強化機制將其硬度提升至100GPa以上，兼具高硬度與良好的韌性和熱穩定性。這兩類納米結構材料代表了超硬材料技術從單一硬度追求向“硬度+韌性”協同優化的新階段，正成為高端制造、航空航天和極端加工領域的重要研究方向。

在2020-2025年的研究時段內，共收集到有效文獻1758篇。其中，關于金剛石的文獻為1078篇，關于立方氮化硼的文獻為687篇。數據顯示，金剛石領域的研究熱度顯著高于立方氮化硼，文獻數量約為后者的兩倍，反映了其在學術界和工業界更廣泛的關注度。

HPHT/CVD雙軌發展與新型超硬化合物突破

超硬材料行業的核心技術主要集中與材料合成工藝、結構優化手段及多功能復合化這三個方面。首先，在合成技術方面，HPHT與CVD是兩大主流技術路線，分別適用于工業級和高純度金剛石的制備。前者強調產量與成本控制，后者則在電子、光學和高端刀具領域有著獨特優勢。其次，結構調控技術成為性能提升的關鍵，包括聚晶、納米晶和納米孿晶結構的構建，特別是納米孿晶金剛石和cBN通過界面強化顯著提升材料的強度與韌性，突破了傳統材料性能瓶頸。此外，異質復合結構和新型超硬相的研究也在快速推進，材料計算與智能設計技術在新材料預測和工藝優化中的運用也在逐漸增強。整體來看，行業核心技術正向“高強高韌多能低本”的方向協同演進，支撐超硬材料在航空航天、精密加工、電子器件等領域的深度拓展。

從發展趨勢上來說，技術上的主要方向主要在CVD技術朝著更大尺寸、更高質量和更低成本的方向發展，特別是在單晶金剛石的制備上。同時，新型非常規合成方法(如液相法、微波等離子體法)也開始涌現。

除了傳統的切削工具和磨料，金剛石在半導體、量子計算、高功率光學和水處理等新興領域的應用研究正在快速增長，成為新的研究前沿。而PCBN(聚晶立方氮化硼)和金剛石涂層硬質合金等復合材料的研究依然是熱點，旨在結合不同材料的優點，滿足更苛刻的工況需求。

中國產業化與歐美技術領先

在裝備與生產規模方面，雖然歐美等國家仍在高壓設備、HPHT/CVD工藝穩定性和大尺寸生產方面仍有領先，但中國正在快速縮小差距。而在nt-cBN與nt-金剛石的領域，國外成果相對更為顯著，但中國也在2025年由燕山大學的院士團隊得到了新的突破。而在智能篩選與預測方面，中國僅在數據質量與原型驗證等問題上略有不足。但在供應鏈與原材料方面，中國具有強大的全球競爭力，但由于供應鏈集中的緣故，可能面臨一定的低端產品出口受限的風險。

更多本行業研究分析詳見前瞻產業研究院《中國超硬材料行業發展前景預測與投資戰略規劃分析報告》

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