CN205890048U - 一种具有高热稳定性聚晶金刚石复合片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种具有高热稳定性聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层和硬质合金基体；所述聚晶金刚石层具有至少三层聚晶层，不同聚晶层中含有的低熔点粘结剂金属的含量呈梯度分布。本实用新型较之普通复合片、脱钴和脱钴后嵌入其他金属等形式的聚晶金刚石复合片，其热稳定性和抗冲击性、耐磨性都有显著的提高，大幅度降低复合片的聚晶金刚石层崩刃或脱层现象，从而延长复合片的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及超硬材料领域，具体涉及一种具有高热稳定性聚晶金刚石复合片。
背景技术
聚晶金刚石复合片是由聚晶金刚石层和硬质合金基体高温高压烧结而成的复合材料，因其兼具良好的耐磨性和高抗冲击性而被广泛应用于石油钻探、地质勘探和机械加工等领域。但随着钻采业的发展，对聚晶金刚石复合片的热稳定性、耐磨性、抗冲击性等提出更高需求。针对上述技术问题，常用的方法通过聚晶金刚石层脱低熔点粘结剂金属处理。但单纯脱低熔点粘结剂金属将造成聚晶金刚石层与硬质合金层的热膨胀系数存在很大的差异，这种差异会导致聚晶金刚石复合片的崩刃或脱层等问题。国内外相关研究人员一直致力于解决和改善热稳定性这个问题，但成绩不尽理想。
实用新型内容
本实用新型提供的聚晶金刚石复合片存在至少三层聚晶层，不同聚晶层间含有的低熔点粘结剂金属呈梯度式分布。这种类型的结构可提高复合片的聚晶层与硬质合金层之间过渡性能和匹配性，从而降低复合片中残余热应力，提高复合片的热稳定性及抗冲击性、耐磨性，大幅度延长使用寿命。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种具有高热稳定性聚晶金刚石复合片，包括聚晶金刚石层和硬质合金基体；所述聚晶金刚石层具有至少三层聚晶层，不同聚晶层中含有的低熔点粘结剂金属的含量呈梯度分布。
进一步，所述的低熔点粘结剂金属含量由硬质合金基体沿聚晶层方向呈梯度降低，每层降低幅度为0.1%-10%。
进一步，所述的聚晶金刚石层中含量为2%-50%的低熔点粘结剂金属的第一层聚晶层毗邻硬质合金基体。
进一步，所述聚晶金刚石每一层聚晶层具有不同的厚度，且每层厚度至少为0.1mm。
本实用新型的有益效果为：本实用新型利用聚晶层呈梯度分布的聚晶金刚石复合片，较之普通复合片、脱钴和脱钴后嵌入其他金属等形式的聚晶金刚石复合片，其热稳定性和抗冲击性、耐磨性都有显著的提高，大幅度降低复合片的聚晶金刚石层崩刃或脱层现象，从而延长复合片的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型中一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地理解本实用新型，下面将结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅局限于下面的实施例。基于本实用新型中实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前体下所获得其它所有实施例，均将属于本实用新型保护的范畴。
如图1所示，本实施例包括聚晶金刚石层100及与其相粘结的硬质合金基体200，聚晶金刚石层100包括三层聚晶层101、102、103，三层聚晶层101、102、103中低熔点粘结剂金属含量呈一定梯度分布，毗邻硬质合金基体200的101层中低熔点粘结剂金属含量最高。
以下为本实用新型的一种实施例：
本实施例的聚晶金刚石复合片为直径13.44mm 的样品，PCD厚度2.2mm，倒角0.4mm，将上述聚晶金刚石复合片通过高温高压烧结工艺，实现三层结构中低熔点粘结剂含量梯度分布：第一层聚晶层101含低熔点粘结剂金属15%、厚度为0.8mm；第二层聚晶层102含低熔点金属6%、厚度1.0mm；第三层聚晶层103含低熔点金属1.5%、厚度0.4mm。将此三层聚晶层的聚晶金刚石复合片与传统聚晶金刚石复合片进行实验室对比试验。试验结果表明，具有三层聚晶层的聚晶金刚石复合片热稳定性提高79%、抗冲击性提高58%、耐磨性提高45%，且未出现崩刃或脱层等失效方式。
以下为本实用新型的另一种实施例：
本实施例的聚晶金刚石复合片为直径13.44mm 的样品，PCD厚度2.2mm，倒角0.4mm，将上述聚晶金刚石复合片通过等离子体烧结工艺，实现三层聚晶层中低熔点粘结剂含量梯度分布：第一层聚晶层101含低熔点粘结剂金属13%、厚度为0.9mm；第二层聚晶层102含低熔点金属5%、厚度0.9mm；第三层聚晶层103含低熔点金属1.5%、厚度0.4mm。将此三层聚晶层的聚晶金刚石复合片与传统聚晶金刚石复合片进行实验室对比试验。试验结果表明，具有三层聚晶层的聚晶金刚石复合片热稳定性提高83%、抗冲击性提高65%、耐磨性提高47%，且未出现崩刃或脱层等失效方式。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案前提下，还可做出若干修改或等同替代，这均视为本实用新型的保护范畴。
Claims (4)
1.一种具有高热稳定性聚晶金刚石复合片，其特征在于：包括聚晶金刚石层和硬质合金基体；所述聚晶金刚石层具有至少三层聚晶层，不同聚晶层中含有的低熔点粘结剂金属的含量呈梯度分布。
2.根据权利要求1所述的一种具有高热稳定性聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述的低熔点粘结剂金属含量由硬质合金基体沿聚晶层方向呈梯度降低，每层降低幅度为0.1%-10%。
3.根据权利要求1所述的一种具有高热稳定性聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述的聚晶金刚石层中含量为2%-50%的低熔点粘结剂金属的第一层聚晶层毗邻硬质合金基体。
4.根据权利要求1所述的一种具有高热稳定性聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述聚晶金刚石每一层聚晶层具有不同的厚度，且每层厚度至少为0.1mm。
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