聚晶金刚石复合片

摘要： 聚晶金刚石复合片(Polycrystalline Diamond Compacts,PDC)是以金刚石和粘结剂为工作层,硬质合金为基底高温高压复合而成的超硬材料。因其优异的耐磨性和抗冲击性能被广泛应用于地质勘探、钻井等领域。文章概述了粘结剂的种类及含量、金刚石原料及处理、掺杂剂的添加和结构设计四个方面对PDC性能的影响,着重阐述了石墨化和氧化反应对PDC带来的热损伤和提高热稳定性的措施,并对PDC未来的发展进行了展望。

摘要： 介绍了PDC工具制造过程中,如何选择PDC(聚晶金刚石复合片),如何减少刃磨时间。目的是用最简单的方法来判定PDC的优劣,并去掉修电极的时间。方法是用万能试验机测试PDC的抗剪强度,并用多工位石墨仿形电极进行PDC的放电加工。试验结果表明,测试数据与扫描电镜分析一致,放电加工工时降低了40%。因此可以用文章中的方法进行PDC的选材和放电加工。但是不能测试PDC的耐磨性等,也未从本质上加快放电加工效率。

摘要： 为了解决传统聚晶金刚石复合片抛光机夹具旋转机构结构复杂、刚性差,摆动机构易磨损,抛光轮与夹具体冷却系统为开放式结构而导致冷却效果不理想,以及固定式夹具旋转机构在加工大直径复合片时耗时过长等问题,利用SolidWorks三维设计软件,设计了一种大直径双工位聚晶金刚石复合片高速、高效抛光机.该抛光机可实现抛光轮在高速自转的同时偏心摆动,其抛光轮与夹具体采用封闭式循环冷却系统,抛光线速度可提高至24～28 m/s.

摘要： 2020年11月20日,美国合成公司(US Synthetic Corporation)依据《美国1930年关税法》第337节规定,向美国际贸易委员会(ITC)提出申请,指控对美出口、在美进口或在美销售的聚晶金刚石复合片及其下游产品(Certain Polycrystalline Diamond Compacts and Articals Containing Same)侵犯其专利权,请求ITC发起337调查,并发布有限排除令和禁止令。河南四方达超硬材料股份有限公司、深圳市海明润超硬材料股份有限公司等11家中国大陆企业涉案。

摘要： 聚晶金刚石复合片(Polycrystalline Diamond Compact,PDC)既具备超高硬度以及超高耐磨性,又具备高强度和抗冲击韧性而被广泛应用于钻探领域.但常规的PDC热稳定性较差,在钻进坚硬、强研磨性岩层时性能显著降低.为提高PDC的热稳定性,按6Ni-4Ti-2B比例将Ni、Ti、B等粉末与金刚石微粉混合,采用溶渗-粉末混合烧结方法,使用6×1200MN六面顶压机进行烧结,参数为压力5.0～6.5GPa、温度1350°C～1650°C、保温保压时间5～7min.对烧结后PDC试样进行扫描电镜分析、能谱分析及X射线衍射分析,观察PDC复合界面烧结情况,发现金刚石聚晶烧结情况良好,粘结剂分布均匀,生成了Cox Wx C固溶体和TiB2-Ni金属陶瓷复合相等耐热相.为检验PDC耐热性进行差重热重分析,测试结果表明添加Ni、Ti、B的PDC耐热性达到920°C,与传统PDC(～760°C)相比提高了160°C.

摘要： 聚晶金刚石复合片(PDC)工作时,可能在内部残余钴元素的催化作用下,转化为石墨,导致复合片失效.提高PDC的性能,人们常使用强酸、强氧化剂去除PDC中残余的催化剂.文章考察了一种脱钴工艺.经实验验证,该工艺在室温下具备较高的脱钴效率,且满足工业生产环保和健康要求.脱钴深度的测试表明,脱钴深度的增加满足由菲克扩散定律所要求的时间关系.磨削测试表明,产品耐磨性能的显著提升直接决定于脱钴深度,与具体的工艺关系不大.

摘要： 针对聚晶金刚石复合片精加工后需达到镜面级表面的指标要求,基于正交试验法优化聚晶金刚石复合片精加工工艺参数,采用极差分析法处理试验数据,并绘制试验指标与各试验因素间的关系曲线图,得出了各因素对表面粗糙度的影响规律,并以此为基础优化工艺参数,进行聚晶金刚石复合片镜面加工工艺优化研究.研究表明:抛光盘转速和研抛时间对工件表面粗糙度影响较大,各因素对表面粗糙度的影响程度按从大到小的顺序依次为:抛光盘转速、研抛时间、研抛压力和抛光液磨料粒度.采用优化后的最优工艺参数组合进行加工试验,当研抛压力为90 kPa、抛光盘转速为1200 r/min、抛光液磨料粒度为1 μm、研抛时间为30 min时,得到了表面粗糙度Ra为0.019 μm的质量表面,达到了聚晶金刚石复合片镜面加工(Ra0.02 μm)的效果.%In order to satisty the requirements of making the surface of polycrystalline diamond compact after finishing bright and clean,like mirror surface,based on the orthogonal test method,it is to optimize polycrystalline diamond compact finishing process parameters combination,using the method of range analysis to process data,and draw test index and the relationship between each experimental factor graph to obtain the influence degree of various factors on the surface roughness value,and as a basis for opti-mization parameters,optimizing the parameters of polycrystalline diamond compact process optimization research. Research showed that the rotation speed and the finishing time put greater impact on the working surface quality,and the influence degree of various factors on the surface roughness size in order from large to small is:polishing disk rotational speed,the time,the polis-hing pressure,and the polishing liquid abrasive granularity.Using the optimized processing test for the optimal process parameters combination,when lapping and pressure is 90 kPa,polishing disk rotational speed of 1 200 r/min,polishing liquid abrasive parti-cle size is 1 μm,and polishing time for 30 min,got the quality of the surface roughness Ra is 0.019 μm surface,mirror surface treatment effect (Ra0.02 μm)was realized.

摘要： 在制备普通聚晶金刚石复合片(PDC)的基础上,将一次合成的聚晶金刚石进行脱Co处理,再重新组装进行二次合成.新合成PDC的耐磨性、抗冲击性能和耐热性等有很大提高,其平均体积磨耗比达到5.20×106,比普通产品的磨耗比高约40％;金刚石层中Co的减少并未造成其抗冲击性能的下降;耐热性能也大幅度提高.脱Co处理能有效减少金刚石层中的Co含量,并改善其结合剂分布的均匀性,抑制结合剂的局部聚积,最终使金刚石层中D-D键数量明显增多,PDC的耐磨性提高.

摘要： 针对聚晶金刚石复合片脱钴处理后,金刚石层出现微观空隙结构,抗冲击性能减弱的问题,利用微观粒子充填的方法,选取类金刚石作为充填剂,对金刚石层进行充填处理,利用扫描电子显微镜和PDC抗动载性能测试仪,对充填和未充填的复合片进行对比试验分析.试验表明,充填的复合片其金刚石层表面形成类金刚石薄膜,有利于分散冲击过程中形成的瞬间应力集中;充填的复合片其抗冲击性能得到显著提高,能承受30 J的冲击功4～5次,承受的总冲击功高达450 J;未充填的复合片能承受100J的总冲击功,再经过1次20J的冲击后,金刚石层会出现裂纹或脱落的现象.进一步分析试验条件对充填金刚石复合片的抗冲击性能影响,结果显示,射频功率越大,氩气、甲烷和氢气的流量比为5∶10∶30,沉积时间为180 min时,充填的金刚石复合片的抗冲击性能最佳.

摘要： PDC产品内部普遍存在残余应力,往往是是造成PDC非正常失效的主要因素.试验详细研究了金刚石复合片内部残余应力的组成,并采用X射线衍射仪建立了聚晶金刚石复合片热残余应力的检测方法,研究了聚晶金刚石复合片的热残余应力分布规律:1)金刚石层表面残余应力最大的压应力在中心位置,从中心到边缘,应力的大小逐渐降低;2)PCD层与硬质合金基体界面附近的应力值对界面设计而影响PDC使用性能的影响最大.利用XRD检测残余应力的方法,分别研究了PCD层厚度、金刚石颗粒度、两相界面结合形状以及金属Co对PDC的残余应力的影响规律,为控制PDC内部应力提供指导和借鏊.

摘要： 立足于国产设备、原材料,研发一种适用于复杂地层的新型高性能聚晶金刚石复合片钻头齿.通过实验室检测数据表明,此种新型高性能聚晶金刚石复合片耐磨性能高于市面常规产品48.56％,冲击性能高于市面常规产品47.22％.通过实地钻井数据表明,此种新产品实地钻探钻齿深度和钻进速率明显高于市面常规产品,不易出现崩片及剥离现象,可有效适用于深硬地层、复杂地层.

摘要： 利用国产六面顶压机,合成出了直径为58mm的聚晶金刚石复合片.超声波微成像分析表明,样品无分层、裂纹、金刚石层厚度不均等缺陷.导电性及切削测试显示,实验合成的Φ58mm复合片耐磨性、切割速度均表现优异.实验利用国产铰链式六面顶压机，合成出了直径为Φ58mm的聚晶金刚石复合片。超声波微成像分析表明，样品无分层、裂纹、金刚石层厚度不均等缺陷。导电性及切削测试综合显示，在用慢走丝切割时，实验产品25微米单一粒度的58GD-025刀片的切割速度与其他厂家相当，但耐磨性超过其他厂家。实验产品混合粒度的58GM-253的切割速度远远超过其他厂家，耐磨性与另外—个厂家相当。58mm聚晶金刚石复合片在客户实际使用中表明与实验数据一致，耐磨性优，综合使用成本低，性能稳定、均匀一致，可广泛用于金属领域的精加工与粗加工。

摘要： 随着聚晶金刚石复合片越来越广泛的应用,对其性能的表征方法也在逐步完善,为了更好的应用声学原理对聚晶金刚石复合片性能进行表征,本实验拟对PDC声波信号的采集方法进行研究.实验设计了两种采集撞击PDC聚晶金刚石复合片声波的实验设备,即摆锤式实验设备和落球式实验设备,设计了实验方法,确立了撞击小球规格dw 3.5mm钢球,落锤角度为90°C等技术参数.研究结果表明:这两款设备可为研究PDC声波特性提供稳定可靠的声波信号.

摘要： 利用国产六面顶压机,合成出了直径为51mm的国内最大的聚晶金刚石复合片.超声波微成像分析表明,样品无大批量分层、裂纹、金刚石厚度不均等缺陷.切削试验显示,在切削硬质合金时,样品与国外同类产品性能相当.

摘要： 通过研发聚晶金刚石复合片、设计公路齿基体结构获得一种用于沥青混凝土路面铣刨作业的聚晶金刚石一体式公路齿.国内实地测试结果表明,我公司聚晶金刚石一体式公路齿用于铣刨沥青混凝土时使用寿命是硬质合金公路齿的30.9倍,铣刨效率较硬质合金公路齿至少提高20％,可有效减少公路齿更换频率、减轻操作劳动强度、缩短工程周期、降低铣刨综合成本、提高路面铣刨质量.

摘要： 通过研发聚晶金刚石复合片、设计钻头胎体获得高风压聚晶金刚石潜孔钻头.国内某铜矿潜孔凿岩工程的结果表明,所研发的高风压聚晶金刚石潜孔钻头的钻进寿命是硬质合金潜孔钻头的3～5倍,钻进效率较硬质合金潜孔钻头提高15.6％,可有效降低综合凿岩成本、缩短工程周期、减轻操作劳动强度,适用于硬质地层替代硬质合金潜孔钻头.

摘要： 基于仿生耦合理论设计了仿生耦合聚晶金刚石复合片(PDC),通过摩擦磨损实验研究其性能,制备出仿生耦合PDC钻头并将其用于现场试验.以自然界生物为仿生原型,从PDC齿的材料、结构及表面非光滑形态3方面人手设计仿生PDC齿,制备出仿生PDC齿钻头.通过现场钻井试验,结果表明:仿生PDC齿钻头的机械钻速约为常规PDC钻头的2.5倍,可大幅缩短钻井周期、节约钻井成本.

摘要： 在自行研制的BDM-03型电火花超硬刀具自动刃磨机床上,考察了脉宽(ON)、峰值电流(IP)、脉冲休止调整(MA)、脉停(OFF)对PDC加工精度和加工效率的影响,通过正交实验确定了最佳电加工工艺:脉宽2μs、峰值电流10A、脉冲休止调整MA为1倍、脉停4μs,其加工时间为7′38″,加工YG层Ra为1.041μm,加工PCD层Ra为0.585μm.在此基础上,进一步通过分割实验和单因素实验考察了PIKADEN高压脉冲控制PP和高压辅助电源HP对电加工精度和效率的影响,发现当PP设为11、HP设为013,即追加1.5A高压辅助电流时,最佳电加工工艺为脉宽4μs、峰值电流10A、MA为1倍、脉停4μs,其加工时间最短为2′10″,加工精度最高,加工YG层Ra为1.30μm、PCD层Ra为0.56μm,与正交实验确立的最佳工艺相比,加工精度相差不大,但加工效率提高了3.5倍.

摘要： 在自行研制的BDM-03型电火花超硬刀具自动刃磨机床上,考察了脉宽(ON)、峰值电流(IP)、脉冲休止调整(MA)、脉停(OFF)对PDC加工精度和加工效率的影响,通过正交实验确定了最佳电加工工艺:脉宽2μs、峰值电流10A、脉冲休止调整MA为1倍、脉停4μs,其加工时间为7′38″,加工YG层Ra为1.041μm,加工PCD层Ra为0.585μm.在此基础上,进一步通过分割实验和单因素实验考察了PIKADEN高压脉冲控制PP和高压辅助电源HP对电加工精度和效率的影响,发现当PP设为11、HP设为013,即追加1.5A高压辅助电流时,最佳电加工工艺为脉宽4μs、峰值电流10A、MA为1倍、脉停4μs,其加工时间最短为2′10″,加工精度最高,加工YG层Ra为1.30μm、PCD层Ra为0.56μm,与正交实验确立的最佳工艺相比,加工精度相差不大,但加工效率提高了3.5倍.

摘要： 本发明涉及一种聚晶金刚石复合片的基底材料及其制备方法、聚晶金刚石复合片，属于聚晶金刚石复合片技术领域。本发明的硬质合金复合材料，包括硬质合金衬底层、用于设置聚晶金刚石层的类金刚石碳膜层、设置于硬质合金衬底层和类金刚石碳膜层之间的过渡层；所述过渡层包括金属层、金属键型硬质材料层中的至少一种。本发明的聚晶金刚石复合片的基底材料，表面为用于设置聚晶金刚石层的类金刚石碳膜层，能够大大增强基底材料与聚晶金刚石层的结合强度，延长聚晶金刚石复合片的使用寿命；在衬底层与类金刚石碳膜层之间设置过渡层以增强类金刚石碳膜层与硬质合金衬底层之间的结合强度。

摘要： 一种聚晶金刚石复合片合成块及其合成聚晶金刚石复合片的方法，属于超硬材料制造技术领域，所述合成块，包括圆柱状的合成腔层、合成罩壳和隔离层，所述合成腔层位于中空的柱状合成罩壳内，合成腔层的顶部和底部对称设有导电保温层和导电传压层，合成腔层内的中部设有合成芯柱，围绕合成芯柱设有合成腔，所述合成腔位于隔离层包围的体积内，所述合成腔用于放置聚晶金刚石复合片坯料，所述合成腔的顶部和底部均设有绝缘片，所述隔离层的顶部和底部设有传压片，隔离层和合成芯柱之间、隔离层和合成腔层之间均间隔设有多个发热管，所述发热管、合成腔层和合成芯柱三者的高度相同，所述合成罩壳材质为叶腊石块。

摘要： 本发明公开了一种聚晶金刚石复合片的制备方法及聚晶金刚石复合片，属于超硬材料技术领域。本发明的聚晶金刚石复合片的制备方法，采用硬质合金作为基体，将金刚石粉与基体组装，压制成型，得坯料；然后将坯料在4～5.5GPa压力、1100°C～1600°C温度下保温保压10～180s；然后升高压力至5～8GPa、升高温度至1400°C～2000°C，保温保压5～40min，即得。本发明的制备方法通过首次短暂保温保压与二次烧结相结合来避免原料金刚石的破损、提高料层的致密度。所制备的聚晶金刚石复合片料层致密，是具有高性能的聚晶金刚石复合片。

摘要： 本发明涉及一种CVD金刚石层‑孕镶金刚石层‑聚晶金刚石复合片层的阶梯型复合片，由聚晶金刚石复合片层、孕镶金刚石层和CVD金刚石层组成，其中，所述孕镶金刚石层包裹住所述聚晶金刚石复合片层，且沿钻进方向，所述孕镶金刚石层的前端表面具有露出聚晶金刚石复合片层的凹槽，所述的CVD金刚石层设置在孕镶金刚石层上，并确保在钻进工作时，CVD金刚石层最先接触岩层。与现有技术相比，本发明结合CVD金刚石层+孕镶金刚石层+聚晶金刚石复合片层三者优势，既可以快速破岩提高工作效率，又提高复合片整体的使用寿命。对未来用于石油钻探、地质钻探及煤田开采等领域，具有很高的社会价值。

摘要： 一种聚晶金刚石复合片合成块及其合成聚晶金刚石复合片的方法，属于超硬材料制造技术领域，所述合成块，包括圆柱状的合成腔层、合成罩壳和隔离层，所述合成腔层位于中空的柱状合成罩壳内，合成腔层的顶部和底部对称设有导电保温层和导电传压层，合成腔层内的中部设有合成芯柱，围绕合成芯柱设有合成腔，所述合成腔位于隔离层包围的体积内，所述合成腔用于放置聚晶金刚石复合片坯料，所述合成腔的顶部和底部均设有绝缘片，所述隔离层的顶部和底部设有传压片，隔离层和合成芯柱之间、隔离层和合成腔层之间均间隔设有多个发热管，所述发热管、合成腔层和合成芯柱三者的高度相同，所述合成罩壳材质为叶腊石块。

摘要： 本发明涉及一种聚晶金刚石复合片的基底材料及其制备方法、聚晶金刚石复合片，属于聚晶金刚石复合片技术领域。本发明的硬质合金复合材料，包括硬质合金衬底层、用于设置聚晶金刚石层的类金刚石碳膜层、设置于硬质合金衬底层和类金刚石碳膜层之间的过渡层；所述过渡层包括金属层、金属键型硬质材料层中的至少一种。本发明的聚晶金刚石复合片的基底材料，表面为用于设置聚晶金刚石层的类金刚石碳膜层，能够大大增强基底材料与聚晶金刚石层的结合强度，延长聚晶金刚石复合片的使用寿命；在衬底层与类金刚石碳膜层之间设置过渡层以增强类金刚石碳膜层与硬质合金衬底层之间的结合强度。

摘要： 本发明公开了一种聚晶金刚石复合片的制备方法及聚晶金刚石复合片，属于超硬材料技术领域。本发明的聚晶金刚石复合片的制备方法，采用硬质合金作为基体，将金刚石粉与基体组装，压制成型，得坯料；然后将坯料在4～5.5GPa压力、1100°C～1600°C温度下保温保压10～180s；然后升高压力至5～8GPa、升高温度至1400°C～2000°C，保温保压5～40min，即得。本发明的制备方法通过首次短暂保温保压与二次烧结相结合来避免原料金刚石的破损、提高料层的致密度。所制备的聚晶金刚石复合片料层致密，是具有高性能的聚晶金刚石复合片。

摘要： 本发明涉及一种CVD金刚石层‑孕镶金刚石层‑聚晶金刚石复合片层的阶梯型复合片，由聚晶金刚石复合片层、孕镶金刚石层和CVD金刚石层组成，其中，所述孕镶金刚石层包裹住所述聚晶金刚石复合片层，且沿钻进方向，所述孕镶金刚石层的前端表面具有露出聚晶金刚石复合片层的凹槽，所述的CVD金刚石层设置在孕镶金刚石层上，并确保在钻进工作时，CVD金刚石层最先接触岩层。与现有技术相比，本发明结合CVD金刚石层+孕镶金刚石层+聚晶金刚石复合片层三者优势，既可以快速破岩提高工作效率，又提高复合片整体的使用寿命。对未来用于石油钻探、地质钻探及煤田开采等领域，具有很高的社会价值。

摘要： 本实用新型涉及石油天然气勘探开发钻井工具领域，其公开了一种可快速调节工作角度的聚晶金刚石复合片及聚晶金刚石复合片钻头，聚晶金刚石复合片包括硬质合金基体和聚晶金刚石层，所述聚晶金刚石层设置在硬质合金基体的端部并形成端部的切削面，所述切削面沿着环向至少分为两个切削区域，至少有两个切削区域与硬质合金基体轴向的夹角互不相同。聚晶金刚石复合片通常为圆柱状，聚晶金刚石层位于切削端形成切削面。切削区域与硬质合金基体轴向的夹角的角度变化会导致后角变化，因此设置多个切削区域就可以使聚晶金刚石复合片的使用更加灵活，即通过不同的安装角度可以使得聚晶金刚石复合片的不同切削区域位于工作部位，从而获得不同的工作角度。

摘要： 本申请公开了一种聚晶金刚石复合片基体，具有用于与金刚石层相结合的上表面，上表面从中心向四周高度渐增，上表面上具有以上表面中心为圆心的环状凸起，以及至少三条沿上表面径向同时贯穿每个环状凸起的导槽。由于上表面从中心向四周高度渐增且具有环状凸起，这就使环状凸起呈现向中心内凹的形态，使环状凸起外倾斜面与金刚石层之间夹角减小，使复合片外侧在承受高载荷情况下，更均匀把载荷传递到基体，能够有效缓解复合片内应力集中的现象，这种环状凸起增加了基体与金刚石层的接触面积，从而提高复合片在实际应用过程中抵抗冲击波的能力，由于包括至少三条沿上表面径向同时贯穿每个环状凸起的导槽，因此能够避免环状凸起封闭产生的扭转应力。