CN103228821A - 多晶超硬材料 - Google Patents
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Abstract
一种制造多晶超硬材料的方法，所述方法包括提供限定至少一个沉积表面的导电性基材，带电荷的超硬颗粒或晶粒电泳沉积在所述基材的沉积表面上以形成预烧结体，并对所述预烧结体施加温度和压力，在其中超硬材料是热力学稳定的，以烧结并形成多晶超硬材料。并公开了一种超硬磨损组件，所述超硬磨损组件包括通过这样的方法生产的一种多晶超硬材料。
Description
技术领域
本发明涉及制造多晶超硬材料的方法，具体但不唯一地涉及制造多晶金刚石（PCD）材料的方法，并涉及制造包括PCD材料的组件的方法。
背景技术
用于机器和其他工具的刀具嵌件可以包括一层结合到硬质合金基材的多晶金刚石（PCD）或多晶立方氮化硼（PCBN）。PCD和PCBN是超硬材料的例子，也称为超硬磨料，它具有基本上大于烧结碳化钨的硬度值。
包含PCD的组件可以被用于多种工具，例如切割、机加工、钻孔或降解硬的或磨蚀性的材料例如岩石、金属、陶瓷、复合和含木的材料。PCD包含大量基本上共生的金刚石晶粒，该金刚石晶粒形成骨架体，其限定金刚石晶粒之间的间隙。PCD材料包含至少约80%体积比的金刚石，并且可在烧结助剂，也称为金刚石催化剂材料存在的情况下，通过使金刚石晶粒聚集体经受高于约5GPa的超高压力和至少约1200°C的温度而制备。金刚石催化剂材料被理解为在金刚石比石墨热力学更稳定的压力和温度下能够促进金刚石晶粒直接共生的材料。一些金刚石催化剂材料可在环境压力下，特别是在升高的温度下促进金刚石向石墨的转化。金刚石催化剂材料的实例为钴、铁、镍和包括这些中任意几种的特定合金。PCD可以形成在烧结钴碳化钨基材上，该基材可提供用于PCD的钴催化剂材料源。PCD材料中的间隙可以至少部分用催化剂材料进行填充。
组件包括PCBN主要用于加工金属。PCBN材料包含立方氮化硼（cBN）晶粒的烧结体。PCBN材料的cBN含量可以是至少约40％体积比。在PCBN的cBN含量是至少约70％体积比时，cBN晶粒间可以有大量的直接接触。当cBN含量在构件的从约40％体积比至约60％体积比的范围里，那么在cBN晶粒之间的直接接触的程度是有限的。PCBN可以通过使cBN晶粒体与粉末状的基质相一起经受在其中cBN是比六方晶形式的硼氮化物hBN热力学上更稳定的温度和压力而制备。PCBN比PCD更不耐磨损，这可能会限制其应用范围。
发明内容
从第一个方面来看，提供制造多晶超硬材料的方法，所述方法包括提供限定至少一个沉积表面的导电性基材，带电荷的超硬颗粒或晶粒电泳沉积在所述基材的(多个)沉积表面上以形成预烧结体，并对所述预烧结体施加温度和压力，在其中超硬材料是热力学稳定的，以烧结并形成多晶超硬材料。
在一些实施例中，基材形成电泳的电池装置的阴极，超硬颗粒或晶粒悬浮在液体中与(多个)沉积表面和阳极接触，在阴极基材和阳极之间施加电位的情况下，带正电的超硬颗粒或晶粒因此可沉积在基材的(多个)沉积表面。
在一些实施例中，阳极定义一个或多个相对阴极基材的(多个)沉积表面的互补表面。
在一些实施例中，带电荷的超硬颗粒或晶粒沉积在一系列的层或阶层的基材上。
在一些实施例中，基材的(多个)沉积表面被屏蔽在某些地区或区域，超硬颗粒或晶粒沉积在(多个)沉积表面的暴露部分上，以形成离散的三维多晶超硬结构。
多晶超硬材料的三维结构的各个层，在一些实施例中，至少有一个不同的结构特征。在非限制性实施例中可以包括平均超硬晶粒尺寸，超硬晶粒含量和金刚石催化剂含量。
在一些实施例中，多晶超硬材料为PCD和包括金刚石的超硬颗粒或晶粒。
在一些实施例中，金刚石颗粒或晶粒具有从约5纳米至约50微米的平均颗粒或晶粒尺寸。
在一些实施例中，变化的平均颗粒或晶粒尺寸的金刚石颗粒或晶粒的多峰混合物沉积在基材上。
在一些实施例中，金刚石颗粒或晶粒预先用氢或氢离子源处理，以使它们带正电荷。
在一些实施例中，额外的颗粒材料被添加到分散的金刚石颗粒或晶粒，以便与金刚石颗粒或晶粒沉积在基材上。示例性的颗粒材料包括任何含有IA-VIIIA组和IB-VIIIB组的元素的化合物，例如碱金属或碱土金属，金属或非金属碳化物，氮化物，氧化物，碳氮化物，卤化物，硼化物，硫酸盐，磷酸盐，钨酸盐和之类的，或者未发生反应的元素，例如金属粉末。
在一些实施例中，多晶超硬材料是PCBN和包括CBN的超硬颗粒或晶粒。
在一些实施例中，多晶超硬材料的超硬晶粒含量是至少约80％，至少约88％，至少约90％，至少约92％或甚至至少约96％的多晶超硬材料的体积。在一个实施例中，多晶超硬材料的超硬晶粒含量是最多约98％的多晶超硬材料的体积。
在一些实施例中，多晶超硬材料是包括金刚石催化剂材料的PCD材料，催化剂材料是PCD材料的至多约10％体积含量比，至多约8％体积含量比，或甚至至多约4％体积含量比。在一个实施例中，PCD材料包括至少一个基本上是不含金刚石催化剂材料的区域。
在一个实施例中，预烧结体包括沉积的金刚石颗粒或晶粒，该方法包括在金刚石催化剂材料的存在下，使预烧结体经受在其中金刚石比石墨更加热稳定的压力和温度。在一个实施例中，所述压力是至少约5.5Gpa和所述温度为至少约1,250摄氏度。
在一个实施例中，前驱体包含沉积的cBN颗粒或晶粒，该方法包括使预烧结体经受在其中cBN比六方氮化硼（hBN）更热稳定的压力和温度。在一个实施例中，所述压力为至少约2GPa和所述温度为至少为约900摄氏度。
从第二方面来看，提供了一种超硬磨损组件，所述组件包括由上述方法制造的多晶超硬材料的一个实施例。
在一个实施例中，超硬磨损组件包括多个区域，每个区域包括具有至少一个不同结构特征的多晶超硬材料，其中的非限制性实施例可包括平均超硬晶粒尺寸，超硬晶粒含量，和金刚石催化剂含量。在一些实施例中，至少一些区域是层或阶层的形式。在一个实施例中，至少一个区域是少或基本上不含金属的金刚石催化剂材料。在其它实施例中，至少一些区域是离散的三维多晶超硬结构的形式。
在一个实施例中，超硬磨损组件包括一个结构，所述结构包括接合到包括硬质合金材料的基材的多晶超硬材料。
附图说明
现在将参考附图详细描述非限制性实施方式。附图中：
图1是用于一个实施例中的电泳的电池装置的示意性侧视图;
图2A是一个包含由一个实施例中制造的多晶超硬材料的组件的微观结构的示意图;
图2B是一个包含由另一个实施例中制造的多晶超硬材料的组件的微观结构的示意图;
图2C是一个包含由另外一个实施例中制造的多晶超硬材料的组件的微观结构的示意图;并且
图3是烧结组件的横截面的SEM显微照片，所述组件包含由一个实施例中制造的多晶超硬材料。
具体实施方式
如本文所用，超硬材料是具有的维氏硬度至少约为28GPa的材料。金刚石，立方氮化硼（cBN），多晶金刚石（PCD）和多晶立方氮化硼（PCBN）材料是超硬材料的例子。
如本文所用，多晶金刚石（PCD）材料包括大量的金刚石晶粒，其中主要部分是彼此直接结合，并在其中的金刚石是材料的至少约80％体积含量比。在PCD材料的一个实施例中，金刚石晶粒之间的间隙可以用一种粘合剂材料至少部分地填充，所述粘合剂材料包含金刚石催化剂。如本文所用，“间隙”或“间隙性区域”是PCD材料的金刚石晶粒之间的区域。PCD材料的实施例，间隙或间隙性区域可以基本上或部分地用一种金刚石以外的材料填充，或者它们可以基本上是空的。PCD材料的实施例可以包括至少一个区域，其中催化剂材料已经从空隙中除去，留下金刚石晶粒之间的间隙性空隙。
如本文所用，多晶立方氮化硼（PCBN）材料是指一种包括立方氮化硼（cBN）的晶粒的超硬材料，所述晶粒分散在包括金属或陶瓷的基质。PCBN是超硬材料一个例子。
如本文所用，超硬磨损组件是包括超硬材料的组件，用于磨损的应用，例如降解，钻孔，切割或机械加工包括硬或研磨材料的工件或体。
如本文所用，大量的晶粒的多峰尺寸分布包括一个以上的峰，或可被分解成一个以上的尺寸分布的叠加，每一个尺寸分布具有一个单峰，每一个峰对应于一个相应的“模式”。多模态的多晶体通常通过提供一个以上的多个晶粒的源，每个源包括具有基本上不同的平均尺寸的晶粒，并与晶粒混合在一起。
电泳沉积（EPD）是形成沉积颗粒的层的方法，借此通过在两个电极之间施加电位，液体中分散的带电粒子迁移到一个或另一个电极。控制施加的电位的幅度和持续时间，悬浮的颗粒的尺寸和浓度，并两个电极的相对取向，可以控制层的性能。
参照图1，制作多晶超硬材料的示例性实施例的方法的实施例在电泳的电池装置10中进行。该方法包括放置一个基材12，形成电泳的电池10的阴极，与沉积表面14朝向阳极16。可以使用阴极基材12的非常不同的配置和电泳的电池的阳极16。例如，它们可以布置成一个平铺在另一个之上，或者它们可以是圆筒状共轴。在本实施例中，阴极基材12部分装在橡胶套筒18使得仅沉积表面14是暴露的。此外，一个以上的表面，或替代的表面，可以暴露以提供一些不同的沉积表面。暴露的沉积表面14并至少一部分的阳极16浸渍在含有超硬颗粒或粒子22的稳定的水悬浮液20，所述颗粒或粒子已预先在氢气中处理，使它们带正电荷的。一种磁性搅拌器24是用来保持超硬颗粒或粒子22悬浮。在一个示例性实施例中，可施加约3V的DC电位约2分钟，从而使阴极12和阳极16之间产生电场，从而沉积超硬颗粒或晶粒到阴极基材12的沉积表面14上，以形成沉积的超硬颗粒或晶粒的层26。过程条件如悬浮液的酸度，分散剂的类型和数量并超硬颗粒或晶粒表面化学可以优化。将得到的沉积在基材12上的包括超硬层26的预烧结体从电池10中除去，干燥和烧结。
参照图2A至2C所示的超硬组件的各种配置。在其最简单的形式中，图2A示出的超硬组件30包括一个单一的多晶超硬材料层32，在这种情况下，多晶金刚石结合到基材34上，在这种情况下是Co-WC基材。图2B示出了包括多个多晶超硬材料层42的超硬组件40，在这种情况下，多晶金刚石具有不同的特征，结合到基材44上，在这种情况下是Co-WC基材。图2C示出了类似于图2A中的超硬组件30，不同的是在这种情况下的非平面的接口36在多晶金刚石层32和Co-WC基材34之间限定的。
在包括金刚石晶粒的前驱体的实施例中，在金刚石催化剂材料的存在下，通过使预烧结体经受温度为约1,350摄氏度和压力为约5.5GPa，可以烧结预烧结体以形成一个PCD材料的实施例。
离子可渗透膜可以放置在电泳的电池中的阳极和阴极基材之间。这可以允许离子在阳极和阴极基材之间穿过所述膜，而屏蔽基材防止从阳极表面上可能放出的气体，所述气体可能干扰电泳的沉积的过程和减少超硬颗粒或晶粒电泳沉积到基材上的效率。
用于分散粉末的液体可以由有机或无机组分，或所述两者的混合物组成，例如水，醇，或水-醇混合物。
在液体中的分散的颗粒或晶粒的浓度可能有从0.1％至60％，但优选为10-20％的重量变化。通过于沉积期间由逐步或定期加入额外的颗粒或晶粒到液体，使所述浓度可以保持在一个恒定的值。另外，所述浓度可以通过在沉积过程中不补充颗粒或晶粒而改变，使分散的颗粒或晶粒的浓度逐渐降低，或通过添加比已由于沉积而被去除的颗粒或晶粒更多的颗粒或晶粒，使所述浓度增加。各种组合和颗粒尺寸的颗粒或晶粒可以在不同的时间加入，从而得到不同组合和颗粒尺寸的层。另外，所述电极组件可以浸渍在一个悬浮液一定量的时间来实现沉积，然后抬起并浸在不同的悬浮液，以达到不同的组合的沉积。这个顺序可以重复多次，并在不同的悬浮液从而建立所需的生坯沉积。
作为金刚石颗粒或晶粒或其它超硬材料沉积在其上的电极的基材，可以是任何材料，只要它是导电的，例如导电聚合物如聚吡咯，或导电性的复合体，例如石墨颗粒或聚合物的纤维，或Co-WC。在一个实施例中，基材包括Co-WC和多晶超硬材料层的复合体，所述超硬材料层限定(多个)沉积表面。
基材/电极表面可以是平面的，非平面（形），也可以是规则或不规则形状，对称的或是非对称的。基材的厚度可以具有从0.1毫米至10厘米的变化，并直径可以具有从0.1毫米至10厘米的变化。
反电极或阳极可以由任何导电材料组成，例如金属，石墨或涂装的金属或石墨。它可能有一个平坦的表面，或非平面形状的表面，其可以是相对阴极基材的(多个)沉积表面的互补形状。这样做的原因是，在电极上的任何区域的电流密度，因此沉积在该区域的颗粒或晶粒的量，是在这一点上，两个电极之间的距离的函数。接近阳极/反电极的基材/电极的区域将经历更快的沉积速度，并远离阳极/反电极的地区将经历一个较慢的沉积速率。通过控制基材/电极和阳极/反电极的形状，所沉积层的表面的形状，即在特定的位置的层的厚度可以被控制。
在沉积过程的各个阶段中，也可以改变反电极或阳极以定制沉积层。例如，反电极在中心的凹坑或凹槽形状将导致在基材/电极的外周上更多电沉积，或者在中心有突起的反电极将导致在基材/电极中心更多电沉积。也可以使用掩蔽剂封闭基材/电极在某些地方，以形成围绕这些封闭的地方的电镀层。如此，在EPD的过程的某些阶段中，通过使用改造的反电极或基材/电极，沉积层可以度身订造或根据要求功能地分级。
一般来说，电沉积层的厚度可以有从50纳米至5毫米的变化。
虽然EPD的使用在金刚石合成可以在以金刚石作为单独的颗粒的物体的涂层应用，作为离散的成核位点通过化学蒸气沉积使金刚石进一步生长，或者作为包括在金属层的颗粒，它并没有被用于制备高压高温生产的烧结的多晶金刚石（PCD）的生坯。
因此，专利号为2,011,966的德国专利公开了通过EPD的涂层具有非金属颗粒如碳化物，氮化物，硼化物，硅化物和氧化物的金属如钨，钼，钽，铌，钛，锆，碳化物和硅的氧化物和硼，金刚石粉和Al2O3的导电性载体。通过第一电沉积金属层到载体上，然后电泳沉积非金属粉末，使粉末颗粒埋入金属层的细孔中，克服了粘合到载体的问题。造成的产物是含有离散的，非共生硬和耐磨颗粒的金属层涂覆的载体。
在硅上的金刚石薄膜层可以在半导体工业中有广泛的应用。然而，这样的金刚石薄膜，通过化学蒸气沉积生长，在硅基材上生长时缺少附着力和均匀性。专利号为5,128,006的美国专利公开了使用EPD以获得在氧化硅基材上离散的和粘附的金刚石颗粒。
粘附金刚石薄膜到WC-Co基材的问题在专利号为2,002,338,386的日本专利上提出，其公开了一种在WC-Co基材上获得金刚石涂层的方法，所述方法通过对WC-Co基材进行第一酸处理，然后通过EPD沉积离散的金刚石颗粒，其在经过酸处理的WC-Co表面上作为种子，热处理种子的基材并最后通过化学蒸气沉积在金刚石种子上生长金刚石薄膜。
专利号为6,258,237的美国专利公开了一种在基材的表面上沉积金刚石颗粒的方法，所述方法包括的步骤为（a）由一个正电荷使金刚石颗粒充电，以获得带正电荷的在金刚石颗粒，并（b）在基材的表面上电泳沉积带正电荷的金刚石颗粒，用于获得涂层在基材表面上的一个生的金刚石颗粒。
当生产多晶金刚石（PCD）刀具时，一组不同的问题出现，所述刀具主要用于石油和天然气钻探应用。在PCD的合成过程中，金刚石粉末被放置到WC-Co基材的顶部上，该组件被放置在胶囊中，并在高压高温受压。在压制过程中，在WC-Co的基材的钴成为熔融并渗入金刚石粉末，有效地溶解金刚石颗粒的部分的外表面和沉淀新的金刚石，使金刚石颗粒由金刚石共生强烈彼此连接并由凝固的金属浸润剂强烈的连接到WC-Co基材。粘附共生的PCD层到基材，因此不构成问题。
然而，PCD的性能和寿命非常地依赖于管理PCD层的应力，确保热稳定性并获得所需的微观结构。这些理想的性能可以通过在坯体制备在高压高温烧结之前，选择各种起始原料的结合的适当的装置实现。现已惊奇地发现，EPD可能被用来生产沉积在基材上含金刚石或cBN的预烧结体，所述基材是适合用于制造多晶超硬材料和包括多晶超硬材料的组件。
金刚石晶粒通常具有负电荷并倾向于移向带正电荷的电极，阳极。在该方法的实施例中，可以提供带正电荷的金刚石颗粒或晶粒，可以采用基材作为阴极，以提供阴极保护到基材上，以协助抑制基材经历阳极腐蚀，其中可能会损坏基材，并且可能使它不适合作为用多晶金刚石组件的基材。因此，在金刚石颗粒或晶粒可以接触氢气或氢离子源，以使它们带正电荷。
金刚石颗粒或晶粒的电泳沉积，有或没有添加剂，提供了一种简单的，快速的和可控的方法，用于获得在平面或非平面的表面上的均匀的厚度和均匀的组合的薄膜层，根据材料特性要求改变层的序列用于管理在PCD的应力是简单的。
实施例
参考下面非限制性实施例，对实施方案进行更详细的描述。
实施例1
平均尺寸2.5微米的金刚石粉末在800度摄氏氢气环境中进行处理1小时，以氢终止金刚石的表面，从而正电充电金刚石颗粒。
电泳的电池，与图1中所示的相似，是组装的，由铂涂覆的钛板阳极组成，和由一个标准的圆柱形钴粘结的碳化钨基材组成的阴极，所述阴极通常被用在高压高温多晶金刚石（PCD）的合成。基材为约25毫米高，并有约20毫米的直径。将基材配有紧密配合的非导电性橡胶套筒封闭基板的侧面和背面，以防止任何金刚石颗粒在圆柱形的两侧沉积。电接触是通过橡胶套筒到达基材的背面。
将电极插入到含有200毫升的去离子水的玻璃烧杯中，基材暴露的区域朝向Pt/Ti阳极，所述电极电连接到一个直流电源。将烧杯放在磁力搅拌板上和通过磁力搅拌棒剧烈地搅拌所述水。
将约40g的氢处理过的金刚石加入到去离子水中，导致在初始分散的金刚石浓度为约20％。用15％的小等分的硝酸，或10％的水溶液的氢氧化铵调节去离子水的pH值，以维持pH值在2-4的范围内。电源被接通和施加约3V的恒定电位约2分钟。小于约0.3毫米厚的金刚石颗粒的层沉积在Co-WC基材表面上。该层出乎意料地良好地粘附基材表面。
有金刚石层的基材放置在胶囊中，在标准的高压高温条件下烧结。在烧结的PCD的横截面的SEM分析的结果显示厚度约100微米的良好的烧结层，具有在Co-WC基材上强的粘附力。
实施例2
再次遵循实施例1中使用的过程，除了在电位施加到电极上的2分钟的期间，逐渐加入额外的40克的平均颗粒尺寸为12微米的氢终止的金刚石粉末。小于约0.7毫米厚的金刚石颗粒的层沉积在Co-WC基材表面上。
有金刚石层的基材放置在胶囊中，在标准的高压高温条件下烧结。在烧结的PCD的横截面的SEM的分析中，如图3中所示，显示了厚度为约400微米的良好的烧结层，具有在Co-WC基材上强力的粘附。烧结的PCD的金刚石晶粒的平均颗粒尺寸在范围从在金刚石基材界面的约2.5微米到在PCD的顶表面的平均颗粒尺寸为约8微米。
实施例3
再次遵循实施例1中使用的过程，不同的是所施加的电位的总持续时间持续了约10分钟。在这段时间内，该电极组件每2分钟被提出，并放到到一个不同的溶液。使用两种溶液：溶液1含有40克的平均颗粒尺寸为2.5微米的氢处理过的金刚石粉末，和溶液2含有30克的平均颗粒尺寸为12微米的有氢处理过的金刚石粉末和10克的平均颗粒尺寸为2.5微米的氢处理过的金刚石粉末。在这个实验中，通过也插入超声波探头进行超声波分散金刚石粉末来实现分散。在这种方式中，沉积了5层交替的平均金刚石颗粒尺寸，每一层小于约0.3毫米厚。
有金刚石层的基材被放置在胶囊中，在标准的高压高温条件下烧结。在烧结的PCD的横截面的SEM分析显示厚度约1毫米的良好的烧结层，具有在Co-WC基材上强力的粘附。
实施例4
再次遵循实施例1中使用的过程，除了阴极是顶部上由12微米的平均金刚石颗粒尺寸组成的PCD烧结层的Co-WC基材。电泳沉积导致在烧结的PCD层之上的一层平均颗粒尺寸为2.5微米和厚度少于约0.3毫米的金刚石。
有金刚石层沉积在顶部的基材-PCD刀具被放置在胶囊中，在标准的高压高温条件下烧结。在烧结的PCD的横截面的SEM分析显示厚度为约100微米具有平均金刚石晶粒尺寸为约2.5微米的良好烧结层，对由12微米平均金刚石晶粒尺寸组成的PCD层具有强力的粘附。
实施例5
再次遵循实施例1中使用的过程，除了电池的配置被修改。阳极由水平放置在烧杯底部的铂网组成，具有电绝缘的橡胶套筒覆盖电连接和铅。在水性分散体中，Co-WC阴极在其橡胶套筒内被朝下放置，使被涂敷的所述基材的表面朝面向阳极。要注意当朝下放置时，确保对CO-WC阴极没有气泡被困，因为气泡会阻止沉积，使沉积层中有针孔。在分散中的任何附聚物倾向向烧杯底部沉积，穿过网状阳极，并形成在Co-WC阴极的所得的沉积有更均匀的颗粒尺寸分布，沉积层没有包括附聚物。在含有不同的金刚石粉末的量的不同的溶液重复浸渍和涂层，每一个不同的颗粒尺寸范围，使积聚的金刚石层的厚度和晶粒尺寸不同。
Claims (13)
1.一种制造多晶超硬材料的方法，所述方法包括提供限定至少一个沉积表面的导电性基材，带电荷的超硬颗粒或晶粒电泳沉积在所述基材的沉积表面上以形成预烧结体，并对所述预烧结体施加温度和压力，在其中超硬材料是热力学稳定的，以烧结并形成多晶超硬材料。
2.如权利要求1所述的方法，其中基材形成电泳的电池装置的阴极，超硬颗粒或晶粒悬浮在液体中与(多个)沉积表面和阳极接触，方法进一步包括在所述基材和所述阳极之间施加电位，在沉积表面沉积所述超硬颗粒或晶粒，使带正电的超硬颗粒或晶粒这样如此沉积。
3.如权利要求2所述的方法，还包括定位阳极，以定义一个或多个相对基材的(多个)沉积表面的互补表面。
4.如前述任意一项权利要求的方法，其中电泳沉积带电荷的超硬颗粒或晶粒的步骤包括在基材上的一系列的层或阶层沉积超硬颗粒或晶粒。
5.如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中所述基材的(多个)沉积表面被屏蔽在某些地区或区域，沉积超硬颗粒或晶粒的步骤包括在(多个)沉积表面的暴露的部分沉积超硬颗粒或晶粒，以形成离散的三维多晶超硬结构。
6.如权利要求4至5中任意一项所述的方法，电泳沉积带电荷的超硬颗粒或晶粒的步骤包括形成各种层或三维结构的多晶超硬材料，包括形成层或三维结构，以彼此具有不同的结构特征。
7.如前述任意一项权利要求的方法，包括形成具有至少80％和至多98％的体积比的多晶超硬材料的超硬晶粒含量的多晶超硬材料。
8.如前述任意一项权利要求的方法，所述方法包括形成多晶金刚石材料，包含金刚石的超硬颗粒或晶粒。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述方法包括形成多晶金刚石材料，所述材料包含至多10％的体积比的金刚石催化剂材料。
10.如权利要求1至7中任意一项所述的方法，其中包括形成PCBN材料，包括cBN的超硬颗粒或晶粒。
11.超硬磨损组件包括如前述任意一项权利要求的方法中产生的多晶超硬材料。
12.如权利要求11所述的超硬磨损组件，包括多个区域，每个区域包括具有至少一个不同的结构特征的多晶超硬材料。
13.如权利要求11或权利要求12所述的超硬磨损组件，其中超硬磨损组件是用于切削加工，钻孔或切割包括金属的工件。
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