El diamant policristal·lí termo-estable (PCD) ocupa una posició crucial en la fabricació-de gamma alta gràcies al seu principi de funcionament únic. Tot i que manté la duresa extremadament alta i l'excel·lent resistència al desgast del diamant, suprimeix eficaçment la degradació del rendiment causada per les altes temperatures mitjançant l'optimització del material i l'estructura, mantenint així capacitats de tall estables a alta temperatura, alta velocitat i condicions de càrrega complexes.
L'estructura bàsica del PCD consisteix en un gran nombre de micropartícules de diamant sinteritzades a alta temperatura i pressió sota l'acció d'una fase d'enllaç per formar una estructura de xarxa tridimensional. El diamant és el material natural més dur conegut, i els seus àtoms de carboni estan estretament connectats per forts enllaços covalents, donant al PCD una excel·lent resistència al desgast i a la deformació. Tanmateix, les fases d'unió metàl·lica (com el cobalt i el níquel) en el PCD convencional tenen un efecte catalític a altes temperatures, fent que el diamant es transformi en grafit, provocant una forta caiguda de la duresa i una fallada de l'eina. Un dels principis bàsics del principi de funcionament del PCD tèrmicament estable és bloquejar o retardar el procés de descomposició tèrmica del diamant reduint el contingut de metalls catalítics o substituint-los per fases d'enllaç no-catalítiques, com ara ceràmiques i carburs, permetent que el material suporti temperatures superiors als 700 graus sense transformació de fase significativa. A partir d'aquesta base, les eines de PCD tèrmicament estables també es basen en un disseny de microestructura optimitzat per millorar l'estabilitat tèrmica i la duresa mecànica. La mida i la distribució dels grans de diamant es controlen amb precisió, assegurant una forta unió del límit del gra alhora que s'evita les superfícies febles a causa de grans excessivament gruixuts o la reducció de la força macroscòpica a causa dels grans excessivament fins. Una xarxa de límits de gra dissenyada racionalment pot dispersar l'estrès tèrmic i l'impacte mecànic, reduint els danys causats per concentracions localitzades d'alta-temperatura. Simultàniament, les tècniques de post-processament (com ara el recuit al buit a-alta temperatura) poden desactivar o migrar els metalls catalítics residuals a zones no-crítiques, reduint així la tendència a la grafitització a altes temperatures i millorant la resistència general a l'oxidació i la resistència a la fatiga tèrmica del material.
Durant el funcionament, les eines de PCD tèrmicament estables generen una quantitat important de calor durant el tall, especialment quan es mecanitza aliatges d'alumini d'alta-silici, aliatges d'alta-temperatura i materials compostos, on la temperatura de la zona de tall és sovint alta. Gràcies a la seva alta estabilitat tèrmica i el seu baix coeficient d'expansió tèrmica, l'eina pot mantenir l'estabilitat dimensional i de forma en entorns d'alta-temperatura, reduint els errors de mecanitzat causats per la deformació tèrmica. A més, l'estructura d'enllaç covalent de la fase del diamant es manté robusta a altes temperatures, mantenint la vora de tall afilada i alentint el procés de desgast. Aquesta combinació de duresa, resistència al desgast i integritat estructural a altes temperatures és la raó fonamental per la qual el PCD tèrmicament estable pot tallar de manera contínua i eficient en condicions dures.
En resum, el PCD tèrmicament estable aconsegueix el manteniment a llarg-de les excel·lents propietats mecàniques del diamant en entorns d'alta-temperatura mitjançant els efectes sinèrgics de la modificació del material, l'optimització de la microestructura i el post-processament. El seu principi de funcionament reflecteix un alt grau d'ajust entre el disseny del material i els requisits de processament, proporcionant un suport fiable per a la fabricació de precisió en condicions extremes.
