CN202467671U - 聚晶金刚石复合片基体的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了聚晶金刚石复合片基体的结构，包括硬质合金层，硬质合金层构成圆柱状，硬质合金层上端面上凸构成有凸起组，凸起组包括多个大小不同的环状凸起，多个凸起的中心线均经过硬质合金层上端面的中心，相邻两个凸起之间构成有环状的沟槽。本实用新型采用上述结构，整体结构简单，便于实现，且将本实用新型与聚晶金刚石层结合构成聚晶金刚石复合片时，因有凸起和凸起之间沟槽的作用，本实用新型与硬质合金层的介面结合处应力降低，结合强度高。

Description

聚晶金刚石复合片基体的结构

技术领域

本实用新型涉及超硬复合材料领域，具体是聚晶金刚石复合片基体的结构。

背景技术

随着制造科学技术的迅速发展，各种新型材料、功能材料及复合材料不断涌现，其应用领域不断扩大，所产生的经济和社会效益也显著增加。聚晶金刚石复合片是由聚晶金刚石层与硬质合金层在高温高压下烧结而成的超硬复合材料，作为一种重要的工具材料，聚晶金刚石复合片不仅具有极高的硬度和耐磨性，而且也具有极高的抗冲击性和热稳定性，因此，聚晶金刚石复合片成为石油、天然气和地质钻探的关键材料。

聚晶金刚石复合片应用在钻头上时，其是钻头上的主要工作部件，因此，其性能的好坏直接决定了油气地质钻探的效率，所以如何提高聚晶金刚石复合片的综合性能就成为人们主要研发的方向，而设计出合理的界面形状对提高聚晶金刚石复合片的综合性能有着非常大的作用。众所周知，金刚石和硬质合金是两种截然不同的材料，两者物理、化学性能均相差很大，前者热膨胀系数很小，后者热膨胀系数很大，在高温高压合成聚晶金刚石复合片时，因为有快速升温和降温过程，所以在两种材料的界面结合处会有较大的应力存在，该应力为有害应力，其对聚晶金刚石复合片的综合性能损害极大，所以如何降低界面处的残余应力成为目前人们普遍关注的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了在烧结聚晶金刚石复合片时能降低介面结合处应力，从而增强与聚晶金刚石层之间结合强度的聚晶金刚石复合片基体的结构。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：聚晶金刚石复合片基体的结构，包括硬质合金层，所述硬质合金层构成圆柱状，所述硬质合金层上端面上凸构成有凸起组，所述凸起组包括多个大小不同的环状凸起，多个凸起的中心线均经过硬质合金层上端面的中心，相邻两个凸起之间构成有环状的沟槽。本实用新型在具体设置时，根据构成的聚晶金刚石复合片的端面直径合理设置凸起组中凸起的数量，即在聚晶金刚石复合片的端面直径越大时，在具体设置时凸起组的凸起数量越多。

为了适应通用聚晶金刚石复合片的需求，所述凸起组包括第一凸起和第二凸起，所述第一凸起设置在第二凸起内环内，所述第二凸起与硬质合金层上端面边缘之间的部分构成环形平台，所述第一凸起内环侧壁与硬质合金层构成有半球状的凹坑。本实用新型通过在第一凸起内环侧壁与硬质合金层构成有凹坑，如此，更能增加本实用新型与聚晶金刚石层的接触端面，而凹坑构成半球状，便于金刚石粉末流动。

所述第一凸起和第二凸起均下大上小，第一凸起的顶部与其内外侧壁之间构成平滑的过渡曲面，第二凸起的顶部与其内外侧壁之间构成平滑的过渡曲面。本实用新型通过将第一凸起和第二凸起均设置为下大上小，且两者的顶部与各自的内外侧壁之间构成平滑的过渡曲面，如此，在与聚晶金刚石层进行烧结时，第一凸起和第二凸起与聚晶金刚石层接触的端面平滑，这就更便于金刚石粉末流动。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的硬质合金层上端面上凸构成有多个大小不同的环状凸起，相邻两个凸起之间构成有环状的沟槽，本实用新型与聚晶金刚石层进行烧结时，凸起及相邻凸起之间的沟槽增加了本实用新型与聚晶金刚石层的结合面积，降低了介面结合处的应力，在硬质合金层设置凸起与沟槽的结构使本实用新型在与聚晶金刚石层烧结时因嵌位结构复杂而连接更加牢固，从而增强了本实用新型与聚晶金刚石层之间的结合强度。

附图说明

图1为本实用新型实施例的剖视结构示意图；

图2为采用本实用新型实施例构成的聚晶金刚石复合片的结构示意图。

附图中附图标记所对应的名称为：1、硬质合金层，2、聚晶金刚石层，3、第一凸起，4、第二凸起。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例：

如图1所示，聚晶金刚石复合片基体的结构，包括硬质合金层1，其中，硬质合金层1是以高硬度难熔金属碳化钨（WC)微米级粉末为主要成分，并以钴（Co）为粘结剂烧结而成，其构成圆柱状。硬质合金层1上端面上凸构成有凸起组，凸起组包括多个大小不同的环状凸起，多个凸起的中心线均经过硬质合金层1上端面的中心，即多个凸起的中心线与硬质合金层1的中心线重合。多个凸起之间的位置关系为一个凸起内环内可能设置有另一个凸起，而其也可能位于第三个凸起的内环内，相邻两个凸起之间构成有环状的沟槽。作为优选，凸起组包括第一凸起3和第二凸起4，第一凸起3和第二凸起4均下大上小，第一凸起3的顶部与其内外侧壁之间构成平滑的过渡曲面，第二凸起4的顶部与其内外侧壁之间也构成平滑的过渡曲面。第一凸起3设置在第二凸起4内环内，第二凸起4与硬质合金层1上端面边缘之间的部分构成环形平台，第一凸起3内环之内的硬质合金层1部分构成半球状的凹坑。

如图2所示，聚晶金刚石复合片基体的结构与聚晶金刚石层2集成为一体时，整体构成圆柱状的聚晶金刚石复合片，如此，将聚晶金刚石复合片应用在钻头上时，当聚晶金刚石复合片受到外力冲击时，聚晶金刚石复合片每个部位受力均匀，从而能避免聚晶金刚石复合片因各部位之间受力不均匀而导致硬质合金层1与聚晶金刚石层2分离。

如上所述，则能很好的实现本实用新型。

Claims (3)

1.聚晶金刚石复合片基体的结构，其特征在于：包括硬质合金层（1），所述硬质合金层（1）构成圆柱状，所述硬质合金层（1）上端面上凸构成有凸起组，所述凸起组包括多个大小不同的环状凸起，多个凸起的中心线均经过硬质合金层（1）上端面的中心，相邻两个凸起之间构成有环状的沟槽。

2.根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合片基体的结构，其特征在于：所述凸起组包括第一凸起（3）和第二凸起（4），所述第一凸起（3）设置在第二凸起（4）内环内，所述第二凸起（4）与硬质合金层（1）上端面边缘之间的部分构成环形平台，所述第一凸起（3）内环侧壁与硬质合金层（1）构成有半球状的凹坑。

3.根据权利要求2所述的聚晶金刚石复合片基体的结构，其特征在于：所述第一凸起（3）和第二凸起（4）均下大上小，第一凸起（3）的顶部与其内外侧壁之间构成平滑的过渡曲面，第二凸起（4）的顶部与其内外侧壁之间构成平滑的过渡曲面。

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