CN114573349A - 一种聚晶金刚石及其制备方法和用途 - Google Patents

一种聚晶金刚石及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种聚晶金刚石及其制备方法和用途。所述制备方法包括以下步骤：将纳米金刚石预压坯表面进行包覆，放入模具中，进行升压升温烧结，保温后降温降压，随后将样品表面的包覆物进行剥离，得到聚晶金刚石；其中，包覆所用的材料包括六方氮化硼、氧化镁或钽中的任意一种或至少两种的组合；不同晶粒尺寸的聚晶金刚石采用不用的包覆材料。通过在聚晶金刚石制备过程中包覆烧结，在高温高压以及不同的包覆材料下，有效地调控了金刚石的晶粒尺寸以及生长情况，得到了具有高密度以及超强硬度的聚晶金刚石样品，提高了纳米金刚石硬度与韧性，拓宽了其应用领域。

Description

一种聚晶金刚石及其制备方法和用途
技术领域
本申请属于超硬材料的技术领域，涉及一种聚晶金刚石及其制备方法和用途。
背景技术
纳米材料在原子级别的层次上对于传统材料进行重新组构，使得材料的性能得以更加卓越突出，在诸多的技术应用领域开拓了广阔的前景。纳米金刚石具有比单晶金刚石更高的强度与韧性。现有国、内外制备金刚石聚晶采用高温高压与微波CVD两种方法烧结制备。
上述两种方法均不好控制聚晶金刚石的晶粒尺寸，不容易得到目标晶粒尺寸的聚晶金刚石。
发明内容
本申请的目的在于提供一种聚晶金刚石及其制备方法和用途。通过在聚晶金刚石烧结制备过程中包覆烧结，在高温高压以及不同的包覆材料下，有效地调控了金刚石的晶粒尺寸以及生长情况，得到了具有高密度以及超强硬度的聚晶金刚石样品，提高了纳米金刚石硬度与韧性，拓宽了其应用领域。
为达到此申请目的，本申请采用以下技术方案：
第一方面，本申请提供一种聚晶金刚石的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将纳米金刚石粉体进行加热净化处理，然后压制成型，得到纳米金刚石预压坯；
(2)将步骤(1)所述纳米金刚石预压坯表面进行包覆，放入模具中，进行升压升温烧结，保温后降温降压，随后将样品表面的包覆物进行剥离，得到聚晶金刚石；
其中，所述包覆所用的材料包括六方氮化硼、氧化镁或钽中的任意一种或至少两种的组合；不同晶粒尺寸的聚晶金刚石采用不用的包覆材料。
本申请通过在烧结前的金刚石样品表面进行包覆，有效地控制了金刚石晶粒的异常生长，本申请所提供的包覆材料有利于控制晶粒的生长，使的纳米金刚石在烧结时晶粒可以基本不继续生长或者较小幅度的生长，提高了聚晶金刚石材料的密度和硬度。同时，在高温高压以及不同的包覆材料下，有效地调控了金刚石的晶粒尺寸以及生长情况，得到不同晶粒尺寸的聚晶金刚石。
在一种可能的实施方式中，包覆材料为六方氮化硼，聚晶金刚石的晶粒尺寸为微米级。
在一种可能的实施方式中，包覆材料为氧化镁，聚晶金刚石的晶粒尺寸为纳米级。
在一种可能的实施方式中，包覆材料为钽，聚晶金刚石的晶粒尺寸为毫米级。
优选地，步骤(1)所述加热净化的温度为700～1150℃。
优选地，步骤(1)所述加热净化后的保温时间为50～300min。
优选地，步骤(1)所述加热净化的升温速率为3-50℃/min。
优选地，步骤(1)所述加热净化的降温速率为3-50℃/min。
优选地，步骤(1)所述加热净化的气氛为保护性气氛。
优选地，所述保护性气氛的气体流速为10～100ml/min。
优选地，所述保护性气氛包括氩气、氮气、氩氢混合气、氮氢混合气。
优选地，步骤(1)所述压制成型的方法包括冷压成型。
优选地，步骤(2)所述包覆的厚度为0.1～0.5mm。
优选地，步骤(2)所述升压升温烧结包括：
先升压，保压后开始升温。
本申请中，先升压后升温，有利于腔体稳定性，如果同时升压升温，腔体容易放炮，造成压力突降，实验可能会失败。
优选地，步骤(2)所述降温降压同时进行。
本申请降温降压同时进行，可以减少实验的放炮几率，提高成功率，减小制备样品的烧结应力，防止样品开裂。
优选地，步骤(2)所述升压后的压力为13～16Gpa。
本申请中，可以避免金刚石粉末石墨化，也可以使最终得到的产品的晶粒尺寸更加合理。
优选地，步骤(2)所述升温后的温度为1800～2300℃。
优选地，步骤(2)所述保温的时间为10-80min。优选地，步骤(2)所述升温的升温速率为10～100℃/min。
优选地，步骤(2)所述降压的降压速率为0.05-0.3Gpa/min。
优选地，步骤(2)所述降温的降温速率为10～100℃/min。
优选地，在将样品表面的包覆物进行剥离后，继续进行清洁、干燥。
作为优选的技术方案，所述聚晶金刚石的制备方法包括以下步骤：
(1)以10～100ml/min的气体流速在放有纳米金刚石粉体的管式炉中通入氩气，以3-50℃/min的升温速率升温至700～1150℃，保温50～300min，随后以3-50℃/mi的降温速率，然后冷压成型，得到纳米金刚石预压坯；
(2)将步骤(1)所述纳米金刚石预压坯表面进行包覆厚度为0.1～0.5mm的包覆层，放入模具中，先升压至13～16GPa，保压后开始以10～100℃的升温速率升温至1800～2300℃，保温10-80min，随后以10～100℃/min的降温速率同步进行降温降压，随后将样品表面的包覆物进行剥离，清洁、干燥，得到聚晶金刚石。
第二方面，本申请提供聚晶金刚石，所述聚晶金刚石由第一方面所述的聚晶金刚石的制备方法制备得到，所述聚晶金刚石的晶粒尺寸从纳米至毫米量级调控。
本申请提供的聚晶金刚石，晶粒尺寸可控，应用领域更广。
第三方面，本申请还提供一种聚晶金刚石的用途，所述用途包括将如第二方面所述的聚晶金刚石用于机械加工和/或能源钻探。
相对于现有技术，本申请具有以下有益效果：
本申请通过在聚晶金刚石制备过程中包覆烧结，在高温高压以及不同的包覆材料下，有效地调控了金刚石的晶粒尺寸以及生长情况，使得其晶粒尺寸在纳米量级至毫米量级有效调控，得到了具有高密度以及超强硬度的聚晶金刚石样品，其硬度可达150GPa，提高了纳米金刚石硬度与韧性，拓宽了其应用领域，同时在1-2小时实验周期内快速烧结制备了毫米多晶金刚石样品。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的聚晶金刚石的制备方法的工艺流程图；
图2为实施例1中包覆六方氮化硼的微米聚晶金刚石的光学图片；
图3为实施例1所提供的微米聚晶金刚石在10μm下的SEM图；
图4为实施例1所提供的微米聚晶金刚石在3μm下的SEM图；
图5为实施例2中包覆氧化镁的纳米聚晶金刚石的光学图片；
图6为实施例2所提供的纳米聚晶金刚石在0.5μm下的TEM图；
图7为实施例2所提供的纳米聚晶金刚石在20nm下的TEM图；
图8为实施例2所提供的纳米聚晶金刚石的XRD图；
图9为实施例2所提供的纳米聚晶金刚石的拉曼图；
图10为实施例2所提供的纳米聚晶金刚石的维氏硬度压痕图；
图11为实施例3中包覆钽的毫米聚晶金刚石的光学图片。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1，该制备方法包括如下步骤：
S110，将纳米金刚石粉体进行加热净化处理，然后压制成型，得到纳米金刚石预压坯。
步骤S110中，所述加热净化的温度为700～1150℃。例如：加热净化的温度为700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃或1150℃。
步骤S110中，所述加热净化后的保温时间为50～300min。例如：加热净化后的保温时间为50min、100min、150min、200min、250min或300min。
步骤S110中，所述加热净化的升温速率为3-50℃/min。例如：加热净化的升温速率为3℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min、30℃/min、35℃/min、40℃/min、45℃/min或50℃/min。
步骤S110中，所述加热净化的降温速率为3-50℃/min。例如：加热净化的降温速率为3℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min、30℃/min、35℃/min、40℃/min、45℃/min或50℃/min。
步骤S110中，所述加热净化的气氛为保护性气氛。可选地，所述保护性气氛包括氩气、氮气、氩氢混合气、氮氢混合气。
步骤S110中，所述保护性气氛的气体流速为10～100ml/min。例如：保护性气氛的气体流速为10ml/min、20ml/min、30ml/min、40ml/min、50ml/min、60ml/min、70ml/min、80ml/min、90ml/min或100ml/min。
可选地，步骤S110中，所述压制成型的方法包括冷压成型。
S120，将步骤S110得到的所述纳米金刚石预压坯表面进行包覆，得到包覆预压坯。其中，所述包覆所用的材料包括六方氮化硼、氧化镁或钽中的任意一种或至少两种的组合。
可选地，步骤S120所述包覆的厚度为0.1～0.5mm。例如：包覆的厚度为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm或0.5mm。
可选地，包覆所用的材料可以是六方氮化硼；包覆所用的材料可以是氧化镁；包覆所用的材料可以是钽；包覆所用的材料可以是六方氮化硼和氧化镁的混合物；包覆所用的材料可以是六方氮化硼和钽的混合物；包覆所用的材料可以是氧化镁和钽的混合物；包覆所用的材料可以是六方氮化硼、氧化镁和钽的混合物。
S130，将步骤S120得到的所述包覆预压坯放入模具中，进行升压升温烧结，保温后降温降压，随后将样品表面的包覆物进行剥离，得到聚晶金刚石。其中，不同晶粒尺寸的所述聚晶金刚石采用不用的包覆材料。
可选地，步骤S130所述升压升温烧结包括：先升压，保压后开始升温。先升压后升温，有利于腔体稳定性，如果同时升压升温，腔体容易放炮，造成压力突降，实验可能会失败。
可选地，步骤S130所述降温降压同时进行。本申请降温降压同时进行，可以减少实验的放炮几率，提高成功率，减小制备样品的烧结应力，防止样品开裂。
步骤S130中，所述升压后的压力为13～16Gpa。例如：升压后的压力为13Gpa、14Gpa、15Gpa或16Gpa。可以避免金刚石粉末石墨化，也可以使最终得到的产品的晶粒尺寸更加合理。
步骤S130中，所述升温后的温度为1800～2300℃。例如：升温后的温度为1800℃、1900℃、2000℃、2100℃、2200℃或2300℃。
步骤S130中，所述保温的时间为10-80min。例如：保温时间为10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min或80min。
步骤S130中，所述升温的升温速率为10～100℃/min。例如：升温的升温速率为10℃/min、20℃/min、30℃/min、40℃/min、50℃/min、60℃/min、70℃/min、80℃/min、90℃/min或100℃/min。
步骤S130中，所述降压的降压速率为0.05-0.3Gpa/min。例如：降压后的压力为0.05Gpa/min、0.1Gpa/min、0.15Gpa/min、0.2Gpa/min、0.25Gpa/min或0.3Gpa/min。
步骤S130中，所述降温的降温速率为10～100℃/min。例如：降温的降温速率为10℃/min、20℃/min、30℃/min、40℃/min、50℃/min、60℃/min、70℃/min、80℃/min、90℃/min或100℃/min。
可选地，在将样品表面的包覆物进行剥离后，继续进行清洁、干燥。
本申请中，如果包覆所用的材料可以是六方氮化硼，得到的聚晶金刚石的晶粒尺寸为微米级；如果包覆所用的材料可以是氧化镁，得到的聚晶金刚石的晶粒尺寸为纳米级；如果包覆所用的材料可以是钽，得到的聚晶金刚石的晶粒尺寸为毫米级。
如果包覆所用的材料可以是六方氮化硼和氧化镁的混合物，得到的聚晶金刚石的晶粒尺寸为纳米级；如果包覆所用的材料可以是六方氮化硼和钽的混合物，得到的聚晶金刚石的晶粒尺寸为微米级；如果包覆所用的材料可以是氧化镁和钽的混合物，得到的聚晶金刚石的晶粒尺寸为微米级；如果包覆所用的材料可以是六方氮化硼、氧化镁和钽的混合物，得到的聚晶金刚石的晶粒尺寸为微米级。
本申请中，所述聚晶金刚石的制备方法可以包括以下步骤：
(1)以10～100ml/min的气体流速在放有纳米金刚石粉体的管式炉中通入氩气，以3-50℃/min的升温速率升温至700～1150℃，保温50～300min，随后以3-50℃/mi的降温速率，然后冷压成型，得到纳米金刚石预压坯；
(2)将步骤(1)所述纳米金刚石预压坯表面进行包覆厚度为0.1～0.5mm的包覆层，放入模具中，先升压至13～16GPa，保压后开始以10～100℃的升温速率升温至1800～2300℃，保温10-80min，随后以10～100℃/min的降温速率同步进行降温降压，随后将样品表面的包覆物进行剥离，清洁、干燥，得到聚晶金刚石；
其中，所述包覆所用的材料包括六方氮化硼、氧化镁或钽中的任意一种或至少两种的组合；所述包覆材料不同，对应所述聚晶金刚石的晶粒尺寸不同。
本申请通过在烧结前的金刚石样品表面进行包覆，有效地控制了金刚石晶粒的异常生长，本申请所提供的包覆材料有利于控制晶粒的生长，使的纳米金刚石在烧结时晶粒可以基本不继续生长或者较小幅度的生长，提高了聚晶金刚石材料的密度和硬度。同时，在高温高压以及不同的包覆材料下，有效地调控了金刚石的晶粒尺寸以及生长情况，得到不同晶粒尺寸的聚晶金刚石。
该方法制备得到的聚晶金刚石，晶粒尺寸可以在纳米级至微米级之间调控。其可以用于机械加工和/或能源钻探。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种微米聚晶金刚石。
所述金刚石的制备方法如下：
(1)在高纯氩气的气体流速为50ml/min的管式炉中对纳米金刚石粉体进行晶粒表面高温净化处理，处理条件为：以10℃/min的升温速率升温至1100℃后保温5h，随后在5℃/min的降温速率下进行降温；
(2)将步骤(1)中进行高温净化处理后的纳米金刚石粉冷压成型为直径
Figure BDA0003584021100000081
高h4mm的样品柱，随后将样品柱放入类型为18-12的样品腔中，在样品柱表面包覆厚度为0.3mm的六方氮化硼，以18毫米边长氧化镁作为传压介质、钇稳定氧化锆最为保温介质，12毫米硬质合金顶锤作为增压块，进行高温高压实验；
步骤(2)中高温高压实验具体过程包括：用20MN两面顶压机进行实验，先升压45min将压力升至13GPa，随后进行保压，并以100℃/min的升温速率升温至2300℃，保温40min；随后同步进行降温降压，以100℃/min的降温速率进行降温45min，同时使得压力降至0GPa，降温降压结束后，将组装拆开，取出样品，剥离包覆在表面的六方氮化硼，然后用稀硫酸对样品表面进行清洁，最后反复清洗，干燥，得到所述微米聚晶金刚石。
从图2所提供的光学图片可以看出，实施例1得到的材料为聚晶金刚石材料。从图3和图4所提供的SEM图片可以看出，实施例1提供的微米聚晶金刚石的晶粒尺寸为3～10μm左右。
实施例2
本实施例提供一种纳米聚晶金刚石。
所述金刚石的制备方法如下：
(1)在高纯氩气的气体流速为50ml/min的管式炉中对纳米金刚石粉体进行晶粒表面高温净化处理，处理条件为：以10℃/min的升温速率升温至1100℃后保温5h，随后在5℃/min的降温速率下进行降温；
(2)将步骤(1)中进行高温净化处理后的纳米金刚石粉冷压成型为直径
Figure BDA0003584021100000091
高h4mm的样品柱，随后将样品柱放入类型为18-12的样品腔中，在样品柱表面包覆厚度为0.5mm的氧化镁，以18毫米边长氧化镁作为传压介质、钇稳定氧化锆最为保温介质，12毫米硬质合金顶锤作为增压块，进行高温高压实验；
步骤(2)中高温高压实验具体过程包括：用20MN两面顶压机进行实验，先升压45min将压力升至13GPa，随后进行保压，并以100℃/min的升温速率升温至2300℃，保温40min；随后同步进行降温降压，以100℃/min的降温速率进行降温45min，同时使得压力降至0GPa，降温降压结束后，将组装拆开，取出样品，剥离包覆在表面的氧化镁，然后用稀硫酸对样品表面进行清洁，最后反复清洗，干燥，得到所述纳米聚晶金刚石。
从图5所提供的光学图片可以看出，实施例2得到的材料为聚晶金刚石材料。从图6和图7的TEM图可以看出，实施例2所提供的纳米聚晶金刚石的晶粒尺寸较小，在50～150nm左右。
从图8和图9可以看出，MgO包裹下烧结制备得到的纳米聚晶金刚石样品拉曼可以观察到1332cm-1位置为金刚石拉曼峰，1600cm-1位置未出现石墨拉曼峰，样品为纯相纳米多晶金刚石。
从图10可以看出，实施例2所提供的纳米聚晶金刚石的硬度值HV＞150GPa，高于单晶金刚石硬度。
实施例3
本实施例提供一种毫米聚晶金刚石。
所述金刚石的制备方法如下：
(1)在高纯氩气的气体流速为50ml/min的管式炉中对纳米金刚石粉体进行晶粒表面高温净化处理，处理条件为：以10℃/min的升温速率升温至1100℃后保温5h，随后在5℃/min的降温速率下进行降温；
(2)将步骤(1)中进行高温净化处理后的纳米金刚石粉冷压成型为直径
Figure BDA0003584021100000101
高h4mm的样品柱，随后将样品柱放入类型为18-12的样品腔中，在样品柱表面包覆厚度为0.1mm的钽，以18毫米边长氧化镁作为传压介质、钇稳定氧化锆最为保温介质，12毫米硬质合金顶锤作为增压块，进行高温高压实验；
步骤(2)中高温高压实验具体过程包括：用20MN两面顶压机进行实验，先升压45min将压力升至13GPa，随后进行保压，并以100℃/min的升温速率升温至2300℃，保温40min；随后同步进行降温降压，以100℃/min的降温速率进行降温45min，同时使得压力降至0GPa，降温降压结束后，将组装拆开，取出样品，剥离包覆在表面的钽，然后用稀硫酸对样品表面进行清洁，最后反复清洗，干燥，得到所述毫米聚晶金刚石。
从图11所提供的光学图片可以看出，实施例3得到的材料为聚晶金刚石材料。
实施例4
本实施例与实施例1的区别为，本实施例中保温温度1800℃。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例5
本实施例与实施例2的区别为，本实施例中保温温度1800℃。
其余制备方法与参数与实施例2保持一致。
实施例6
本实施例与实施例3的区别为，本实施例中保温温度1800℃。
其余制备方法与参数与实施例3保持一致。
将实施例1-6提供的聚晶金刚石进行硬度测试、拉曼测试、扫描电镜与透射电镜测试与分析。
表1为实施例1-6制备得到的聚晶金刚石的晶粒尺寸与硬度值。
表1
晶粒尺寸 硬度HV(GPa)
实施例1 3～10μm ～120
实施例2 20～150nm ＞150
实施例3 0.5～0.8mm ～100
实施例4 1-3μm ～110
实施例5 20-60nm ～120
实施例6 0.05～0.1mm ～90
从实施例1与实施例4、实施例2和实施例5、实施例3和实施例6的数据结果可知，在制备聚晶金刚石的过程中，选择不同包覆材料、不同烧结温度进行高温高压烧结，可以制备不同晶粒尺寸聚晶金刚石样品，同时制备样品硬度差别较大。
从实施例2与实施例1和实施例3的数据结果可知，氧化镁包覆得到的纳米聚晶金刚石晶粒的长大可以忽略不计，效果最好，且硬度最高。
综上所述，在纳米聚晶金刚石制备过程中，高温高压烧结阶段进行包覆，可以有效地调控金刚石的晶粒尺寸以及生长情况，使得其晶粒尺寸在纳米至毫米量级有效调控，得到了具有高密度以及超强硬度的纳米聚晶金刚石样品，其硬度可达150GPa，提高了纳米金刚石硬度与韧性，拓宽了其应用领域。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将纳米金刚石粉体进行加热净化处理，然后压制成型，得到纳米金刚石预压坯；
(2)将步骤(1)所述纳米金刚石预压坯表面进行包覆，放入模具中，进行升压升温烧结，保温后降温降压，随后将样品表面的包覆物进行剥离，得到聚晶金刚石；
其中，所述包覆所用的材料包括六方氮化硼、氧化镁或钽中的任意一种或至少两种的组合；不同晶粒尺寸的所述聚晶金刚石采用不用的包覆材料。
2.根据权利要求1所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，所述包覆材料为六方氮化硼，所述聚晶金刚石的晶粒尺寸为微米级；
所述包覆材料为氧化镁，所述聚晶金刚石的晶粒尺寸为纳米级；
所述包覆材料为钽，所述聚晶金刚石的晶粒尺寸为毫米级。
3.根据权利要求1所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述加热净化的温度为700～1150℃；
或/和，步骤(1)所述加热净化后的保温时间为50～300min；
或/和，步骤(1)所述加热净化的升温速率为3-50℃/min；
或/和，步骤(1)所述加热净化的降温速率为3-50℃/min；
或/和，步骤(1)所述加热净化的气氛为保护性气氛；
或/和，所述保护性气氛的气体流速为10～100ml/min；
或/和，所述保护性气氛包括氩气、氮气、氩氢混合气、氮氢混合气。
4.根据权利要求1所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述压制成型的方法包括冷压成型。
5.根据权利要求1所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述包覆的厚度为0.1～0.5mm。
6.根据权利要求1所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述升压升温烧结包括：
先升压，保压后开始升温；
或/和，步骤(2)所述降温降压同时进行；
或/和，步骤(2)所述升压后的压力为13～16Gpa；
或/和，步骤(2)所述升温后的温度为1800～2300℃；
或/和，步骤(2)所述升温的升温速率为10～100℃/min；
或/和，步骤(2)所述保温的时间为10-80min。
7.根据权利要求5所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述降压的降压速率为0.05-0.3Gpa/min；
或/和，步骤(2)所述降温的降温速率为10～100℃/min；
或/和，在将样品表面的包覆物进行剥离后，继续进行清洁、干燥。
8.根据权利要求1-7任一项所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)以10～100ml/min的气体流速在放有纳米金刚石粉体的管式炉中通入氩气，以3-50℃/min的升温速率升温至700～1150℃，保温50～300min，随后以3-50℃/min的降温速率，然后冷压成型，得到纳米金刚石预压坯；
(2)将步骤(1)所述纳米金刚石预压坯表面进行包覆，放入模具中，先升压至13～16GPa，保压后开始以10～100℃/min的升温速率升温至1800～2300℃，随后以10～100℃/min的降温速率同步进行降温降压，随后将样品表面的包覆物进行剥离，清洁、干燥，得到聚晶金刚石。
9.一种聚晶金刚石，其特征在于，所述聚晶金刚石由权利要求1-8任一项所述的聚晶金刚石的制备方法制备得到，所述聚晶金刚石的晶粒尺寸从纳米至毫米量级调控。
10.一种聚晶金刚石的用途，其特征在于，所述用途包括将如权利要求9所述的聚晶金刚石用于机械加工和/或能源钻探。
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