國內外復合片成分組織差異分析及機理研究.pdf

1、聚晶金剛石復合片(Polycrystalline Diamond Compact)已廣泛應用于地質鉆探、非鐵金屬及合金、硬質合金、石墨、塑料、橡膠、陶瓷、木材等材料的切削加工等用途中.它的表層為金剛石粉末燒結而成的多晶金剛石,具有極高硬度、耐磨性和工作壽命;底層一般為鎢鈷類硬質合金,它具有較好的韌性,為表層聚晶金剛石提供良好的支撐,且容易通過釬焊焊接到各種工具上.目前國內外一般都采用超高壓高溫燒結的方法制造聚晶金剛石-硬質合金復合片.國

2、內聚晶金剛石復合片的性能與國外先進產品有較大差距,主要表現(xiàn)在抗沖擊性能較低、易分層、崩刃、破裂等方面.該課題采用掃描電鏡、拉曼光譜、光電子能譜、X-射線衍射分析、電子探針等方法分析了國內外聚晶金剛石-硬質合金復合片在微觀組織結構、元素成分分布方面的差異,結合對現(xiàn)有燒結工藝的分析,研討了造成這些差異的機理;采用掃描電子顯微鏡、激光粒度分析、原子發(fā)射光譜、等離子發(fā)射光譜等方法對關鍵原材料-金剛石微粉的晶形、雜質含量進行了比較分析測試.根據(jù)這

3、些工作提出了一些改進國內聚晶金剛石-硬質合金復合片性能的設想.研究結果表明,國內外復合片具有如下差異和改進方向:Ⅰ.國內聚晶金剛石-硬質合金復合片雜質含量偏高,含有Mo、Fe、Cr等雜質,需要采取綜合措施降低雜質含量,包括1.提高金剛石微粉原材料的純度;2.改善操作環(huán)境;3.改進燒結時屏蔽層金屬杯的材料;4.改進燒結前的處理和儲存,采取真空處理和真空儲存以排除金剛石吸附的各種雜質.5.建立金剛石微粉雜質檢測方法和標準.Ⅱ.國內聚晶金剛石

4、層中晶粒之間直接連接的共價健(C-C健)比例少,催化劑金屬含量過高,導致宏觀強度低,應采取如下措施:1.提高金剛石微粉堆積密度以提高燒結時高壓傳遞的有效性和減小晶粒之間的距離;2.減少催化劑金屬加入量以避免其隔斷金剛石晶粒之間的直接健合,同時提高聚晶的熱穩(wěn)定性.Ⅲ.采取措施防止金剛石微粉在投料時出現(xiàn)粒度偏析.Ⅳ.采取措施降低PDC內部的殘余應力.改進金剛石-硬質合金界面結構.Ⅴ.改進硬質合金基體的材料,使其與聚晶層的硬度和熱膨脹系數(shù)具有