聚晶金刚石

摘要： 聚晶金刚石复合片因具有超高硬度、耐磨性和良好的热稳定性,被广泛用作切削加工的刀具材料。利用PCD复合片制作刀具时,和传统加工工艺相比,激光抛光可以获得更良好的加工特性。为探究PCD复合片的激光抛光工艺特性,获取最佳表面粗糙度,利用飞秒已抛光区域的线粗糙度,系统地研究了激光功率、扫描速度、扫描间距的水平变化对粗糙度和抛光效率的影响规律。采用正交试验方法对3个因素水平进行优化组合,同时对飞秒激光抛光PCD的作用机理进行初步探究。结果表明:影响粗糙度的主要因素为扫描速度,选用7 MW激光功率、1000μm/s扫描速度、12μm扫描间距的工艺参数可以获得粗糙度为33.95 nm的优良PCD复合片。

摘要： 为解决舰船轮缘推进器(RDT)水润滑推力轴承承载能力差、使用寿命短等问题,提出采用超硬材料聚晶金刚石(PCD)为摩擦副的重载水润滑推力轴承设计方案。研制了金刚石粒度分别为10μm,25μm和35μm的PCD推力轴承并开展了台架试验和RDT样机试验。台架试验结果表明,粒度为10μm的轴承在重载工况下的摩擦因数波动剧烈,而粒度为25μm和35μm的轴承在20 MPa比压下可以稳定工作。该比压比现有RDT采用常规软/硬材料配副的水润滑推力轴承比压提高了40倍。转速为400 r/min时轴承的稳定摩擦因数约为0.015,且在数十小时的试验中无磨损迹象。粒度为35μm的轴承通过了在RDT样机上开展的为期1个月的启停、加减速、高速重载等严苛工况下的试验考核,证明水润滑PCD推力轴承可以胜任RDT极端恶劣环境的工作。

摘要： 石油钻井过程中,随钻测量仪器的测量结果需要借助泥浆脉冲器实时上传,而泥浆脉冲器的定转子要承受钻井液高速长时间的冲蚀和腐蚀。文中介绍了耐冲蚀耐腐蚀硬质合金泥浆脉冲发生器转子形式和转子的制备方法。较单一硬质合金材料,文中制备的改进型泥浆脉冲发生器转子为硬质合金/聚晶金刚石复合结构,是在现有硬质合金泥浆脉冲发生器转子的泥浆迎流面上粘结了一层聚晶金刚石层,在保证泥浆脉冲信号正常传输的基础上,实现了硬质合金的韧性与聚晶金刚石耐腐蚀、耐冲蚀性的性能组合,可大幅提高转子的耐冲蚀、耐腐蚀性能,延长泥浆脉冲器的使用寿命。

摘要： 基于过渡金属(钼)电极可提高聚晶金刚石(Polycrystalline Diamond,PCD)的加工效率,气中电火花加工可减少PCD加工石墨化问题的优点,提出了PCD的干式电火花接触式加工方法。在极间开路电压为36 V,钼丝为电极条件下,首先进行了在不同工作介质中加工金刚石平均粒径为5μm的PCD的对比试验,发现干式加工可以稳定持续地对PCD进行电火花加工,基于加工过程放电状态特点对其加工原理进行了分析。其次,进行了接触式和非接触式加工PCD的加工效率试验,得出结论,即外加载荷为20 g条件下的电火花接触式加工的加工效率比最大进给速度为5μm/s的电火花非接触式加工的加工效率要高,同时对加工效率提升的原因进行了分析。接着进行了干式电火花接触式加工效率对比试验,发现在一定条件下随着外加载荷的增加,加工效率降低,并通过放电状态曲线分析了加工效率降低的原因。最后,对PCD工件进行了拉曼光谱分析,进一步分析了加工效率随着砝码质量增加而降低的原因。

摘要： 利用产生高温高压的六面顶液压机,合成试验用的金刚石。研究铁含量在聚晶金刚石抗冲击性能和耐磨性能方面的影响。使用落锤式试验机和金刚石耐磨性测定仪测试了相同合成条件下聚晶金刚石的抗冲击性能以及耐磨性。结果表明:聚晶金刚石的抗冲击性能在铁含量达到12%时最好,可承受52cm高度的冲击;同时耐磨性也达到最高,其磨耗比为10万。

摘要： 随着科学技术的不断进步,在地质钻探期间使用的金刚石钻头在工艺水平上获得了明显的提升,但我国在聚晶金刚石复合片钻头上,较欧美一些发达国家相比还存在一定的差异,聚晶金刚石复合片钻头的研制和应用工作受到很大程度的限制。基于此,本文首先阐述了聚晶金刚石复合片钻头结构和性能特点,再提出了其结构的设计,最后就聚晶金刚石复合片钻头的应用展开了相关分析。

摘要： 聚晶金刚石(polycrystalline diamond,PCD)是以金刚石为骨架材料,以结合剂为黏结材料,在高压高温条件下烧结而成的复合材料.因其拥有优异的硬度与良好的耐磨性能,被广泛应用于刀具、拉丝模等领域.本文概述了PCD的结合剂种类、制备方法、影响性能的因素,分别介绍了金属型、陶瓷型和金属–陶瓷型等3种不同结合剂PCD的结合机理及优缺点,并对比分析了不同制备方法的差异.其中金属–陶瓷型PCD因综合了金属与陶瓷的优良性能而成为一个重要的研究方向.

摘要： 本专利提供了一种用于光学窗口的金刚石基多层抗反射涂层的系统和方法。一种用于光学窗口的抗反射涂层,可包括光学级硅衬底,在基体上的第一层多晶金刚石膜,在第一层多晶金刚石膜上的锗膜,在锗膜上的熔融石英膜,在熔融石英膜上的第二层聚晶金刚石膜。制造金刚石基多层抗反射涂层的方法包括以下步骤:清洁和晶种化光学基底,在光学基板上形成第一层金刚石层,在第一层金刚石层上形成锗层,在锗层上形成熔凝二氧化硅层,清洗并晶种锗层,以及在锗层上形成第二层金刚石层。

摘要： 为了实现聚晶金刚石(PCD)与高速钢的连接,采用Ag-Cu-Ti-In钎料进行真空钎焊,通过Box-Behnken响应曲面法设计选取了钎焊温度、加热电流、保温时间作为试验因素,以焊后钎料层的显微硬度与钎料在PCD表层的铺展面积为响应指标优化钎焊工艺参数。使用优化的工艺参数对PCD刀具和高速钢进行真空钎焊试验,利用显微硬度计、三维数字显微镜及能谱仪分别对焊后的钎料层显微硬度、结合界面微观结构和钎料元素分布进行了分析。结果表明:Ag-Cu-Ti-In钎料与PCD之间发生了元素扩散,实现了PCD与高速钢之间的连接,钎焊工艺的最优参数分别为钎焊温度900°C,加热电流500 A,保温时间13 s。

摘要： 聚晶金刚石是继人造金刚石单晶之后发展起来的新型超硬材料,凭借其优良的性能广泛应用于钻探、刀具、锯切等领域。文章综述了聚晶金刚石的发展历程、应用领域,分析了烧结聚晶金刚石、纳米聚晶金刚石、超硬聚晶金刚石等的高温高压合成工艺及研究现状,最后指出了聚晶金刚石的发展趋势及目前亟待解决的技术难题。

摘要： 近年铝焊丝应用越来越广泛,发展成多型号铝镁、铝硅焊丝.聚晶金刚石材料是世界上发现的最高硬度、最高耐磨性和最快热传导性的材料,是非常理想的有色金属切削刀具材料,将聚晶金刚石应用到铝焊丝剥皮模和压光模具中,可以生产出颜色均匀,光亮的铝焊丝,而且寿命是硬质合金剥皮模的10～20倍,远远超越硬质合金剥皮模效果.

摘要： 聚晶金刚石(PCD)是由很多金刚石颗粒添加一定的粘结剂在高温高压下烧结而成的。采用球盘试验机分别在真空和大气环境下进行了聚晶金刚石对磨氮化硅的实验.采用扫描电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪对聚晶金刚石磨损表面的微观结构进行进一步分析.研究结果表明,真空环境中聚晶金刚石对磨氮化硅摩擦系数是大气环境中的十倍左右,原因是真空环境下摩擦过程中对磨副之间发生了强烈的黏着.另外,真空环境下聚晶金刚石磨损表面出现金刚石颗粒脱落现象,分析结果表明原因是真空环境中高的摩擦热导致金刚石颗粒在粘结剂Co的催化作用下出现石墨化,导致颗粒间结合强度降低,从而在磨损过程中黏着力的作用下导致脱落.

摘要： 金刚石材料能够表现出极低的摩擦系数和磨损率,但很大程度上受测试条件(如载荷、速度、距离、尤其是测试环境)的影响.本文在自行改造的MS-T3000型可控湿度摩擦磨损试验机上考察了聚晶金刚石(PCD)在不同湿度条件下的摩擦学特性,研究发现在相对湿度(RH)为5％条件下稳态时的摩擦系数最低～0.04,对应的跑合期约10分钟,随着相对湿度的增加10％-50％RH,摩擦系数有升高的趋势,最高～0.11,跑合期随着相对湿度的增加而降低,PCD的磨损也随着湿度的增加明显降低.并进行了拉曼光谱和原子力显微镜分析测试,结果表明,相对湿度的大小影响转移膜的形成,而转移膜的有效形成对PCD获得低稳态的摩擦系数起主导作用.

摘要： 为了提高聚晶金刚石复合片的电火花线切割加工速度,以GE1600、CTB010、CTH025三种型号的复合片切割实验为基础,采用单因素法分别研究了开路电压、峰值电流、脉冲宽度和脉冲间隔与切割速度的关系,并通过对三种复合片的比较,探讨了金刚石颗粒度的影响.结果表明:在一定的数值范围内,放电参数数值的增大能提高切割速度；金刚石颗粒度的增大会降低切割速度.

摘要： 在WZB-DC-18精密数字集成化超声波加工机上实现了聚晶金刚石材料的超声加工。对金刚石磨料粒度对聚晶金刚石、工具粗糙度的影响规律进行了研究和对比,并研究了金刚石磨料粒度对聚晶金刚石材料去除率的影响规律。结果表明,磨料的粒度对聚晶金刚石和工具的表面粗糙度有明显的影响,同样粒度的金刚石磨料加工聚晶金刚石比45钢工具易获得较低的表面粗糙度值;随着磨料粒度的减小,聚晶金刚石的材料去除率逐渐降低,粗粒度的磨料对聚晶金刚石的材料去除率明显高于细粒度金刚石微粉。

摘要： 聚晶金刚石是二十世纪七十年代兴起的一种新型材料,具有优异的磨削性能,但成型加工和表面光整具有一定难度.结合近年来聚晶金刚石加工的发展状况,本文综述了聚晶金刚石的主要加工方法,即电火花加工、磨削加工、研磨加工、激光加工、超声加工和复合加工,并对各种方法的特点、原理、影响因素、应用范围进行了阐述.

摘要： 在1100°C及0.1Pa真空条件下,退火处理爆轰纳米金剐石,制得含有纳米金刚石核心的圆葱碳.向此圆葱碳中加入不同量微米金刚石,在1200°C+5.5GPa+保温15min条件下烧结制备了无添加剂聚晶金刚石.X射线衍射、场发射扫描电镜、透射电镜、硬度测量结果表明,PCD硬度随微米金刚石加入量增加呈先增大后降低趋势.加入质量分数50％微米金刚石时,PCD硬度最大达44.67GPa.微米金刚石加入量不超过50％时,微米金刚石含量越高,微米金刚石和由圆葱碳转化的金刚石基体间结合的越好,不再出现微米金刚石剥落现象,圆葱碳转化的金刚石颗粒尺寸越大、越均匀,最大达到20nm.微米金刚石质量分数为30％、40％、50％时比较适宜.微米金刚石加入增强了样品内部传压,提高了圆葱碳转化率,提升了PCD性能.

摘要： 螺杆钻具推力轴承在井下工作时要承受高轴向载荷、高冲击载荷、钻井液磨粒磨损及高转速的恶劣工作环境,导致常规球轴承滚动止推轴承快速失效.PDC滑动止推轴承由于摩擦系数低、承载能力高、耐磨损,可代替常规串轴承,提高螺杆钻具的使用寿命.本文介绍了PDC滑动止推轴承的结构设计、分析了失效形式,用两种规格的PDC复合片进行了失效及磨损试验研究,得出了PDC滑动止推轴承的失效曲线以用于指导轴承设计及现场应用.现场试验结果表明,PDC滑动止推轴承具有较长的使用寿命.

摘要： PCD木工圆锯片的锯齿结构参数直接影响其加工的表面质量及刀具寿命.本文采用有限元分析方法对不同结构参数的Φ300mm直径PCD木工圆锯片在切深口p10mm,转速1000rpm切割条件下的应力状况进行了计算机模拟分析.结果表明,当固定前角γ=15°,后角α从12°增加到15°,18°,最大拉应力和最大压应力增加均小于5％时,刀具后角对锯片应力的影响较小;当固定后角α=12°,前角γ从15°增加到20°,最大拉应力增加了约30％时,增大刀具前角会大大增加锯片根部拉应力集中现象;其最佳结构设计为前角γ=15°、后角α=12°,此时PCD圆锯片具有最小的受力状况.

摘要： PCD木工圆锯片的锯齿结构参数直接影响其加工的表面质量及刀具寿命.本文采用有限元分析方法对不同结构参数的Φ300mm直径PCD木工圆锯片在切深口p10mm,转速1000rpm切割条件下的应力状况进行了计算机模拟分析.结果表明,当固定前角γ=15°,后角α从12°增加到15°,18°,最大拉应力和最大压应力增加均小于5％时,刀具后角对锯片应力的影响较小;当固定后角α=12°,前角γ从15°增加到20°,最大拉应力增加了约30％时,增大刀具前角会大大增加锯片根部拉应力集中现象;其最佳结构设计为前角γ=15°、后角α=12°,此时PCD圆锯片具有最小的受力状况.

摘要： 制作聚晶金刚石的方法，包括：采用氟使金刚石纳米颗粒的表面功能化，将功能化的金刚石纳米颗粒与聚合物组合以形成混合物，和使该混合物经受高压和高温(HPHT)条件，以在金刚石纳米颗粒之间形成晶间结合。生坯体，包括：采用氟功能化的多个金刚石纳米颗粒和散布有该多个金刚石纳米颗粒的聚合物材料。形成切削元件的方法，包括：采用氟使金刚石纳米颗粒的表面功能化，和将功能化的金刚石纳米颗粒与聚合物组合以形成混合物。在本体上方形成该混合物，和使该混合物与本体经受HPHT条件，以在金刚石纳米颗粒之间形成晶间结合并将结合的金刚石纳米颗粒固定于该本体。

摘要： 本发明揭示了一种聚晶金刚石微粉的制备方法、聚晶金刚石微粉及应用，包括如下步骤：S1、均匀混料；S2、制得芯子；S3、芯子烧结，制得烧结体；S4、烧结体分离，S5、烧结层粉碎，从而产生具有纳米金刚石颗粒凸起粗糙表面的细粒度粉末；S6、细粒度粉末酸处理，制得纯粉末；S7、纯粉末清洁，制得用于生产金刚石复合片所需的聚晶金刚石微粉。本发明的有益效果主要体现在：将含有纳米金刚石颗粒的聚晶金刚石微粉作为原料制备聚晶金刚石复合片，结合了硬度和韧性的特性，且特性分布均匀，能满足PDC高硬度和高韧性性能，最大程度上延长使用寿命。

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，包含：聚晶金刚石材料，所述聚晶金刚石材料具有多个金刚石晶粒，所述多个金刚石晶粒通过晶间键而彼此键合；以及金属间伽马撇(γ′)或κ‑碳化物相，所述金属间伽马撇(γ′)或κ‑碳化物相设置于所述相互键合的金刚石晶粒之间的间隙空间内。有序的金属间伽马撇(γ′)或κ‑碳化物相包括VIII族金属、铝和稳定剂。一种钻地工具，包括钻头主体以及固定至所述钻头主体的聚晶金刚石复合片。一种形成聚晶金刚石的方法，包括：在包含VIII族金属和铝的金属材料存在的情况下使金刚石颗粒经受至少4.5GPa的压力和至少1,000°C的温度以在相邻的金刚石颗粒之间形成晶间键；将所述金刚石颗粒和所述金属材料冷却到500°C以下的温度；以及形成与所述金刚石颗粒相邻的金属间伽马撇(γ′)或κ‑碳化物相。

摘要： 本发明公开了一种聚晶金刚石复合截齿合成块及其合成聚晶金刚石复合截齿的方法，本发明中的聚晶金刚石复合截齿合成块，包括用于高温高压烧结聚晶金刚石复合截齿坯料的合成腔，所述合成腔的侧壁从内至外依次套设有隔离层、发热层、保温层和筒状外壳，所述合成腔的顶部从内之外依次设有导电层和导电传压层I，所述合成腔的底部设有导电传压层II；所述合成腔内设有聚晶金刚石复合片坯料和隔离帽，所述发热层由发热管I、连接垫圈和发热管II组成，所述发热管II的外径大于发热管I，所述发热管II的外径与连接垫圈的相同，所述筒状外壳为叶腊石块。

摘要： 制作聚晶金刚石的方法，包括：采用氟使金刚石纳米颗粒的表面功能化，将功能化的金刚石纳米颗粒与聚合物组合以形成混合物，和使该混合物经受高压和高温(HPHT)条件，以在金刚石纳米颗粒之间形成晶间结合。生坯体，包括：采用氟功能化的多个金刚石纳米颗粒和散布有该多个金刚石纳米颗粒的聚合物材料。形成切削元件的方法，包括：采用氟使金刚石纳米颗粒的表面功能化，和将功能化的金刚石纳米颗粒与聚合物组合以形成混合物。在本体上方形成该混合物，和使该混合物与本体经受HPHT条件，以在金刚石纳米颗粒之间形成晶间结合并将结合的金刚石纳米颗粒固定于该本体。

摘要： 本发明涉及聚晶金刚石前体材料及制备方法、聚晶金刚石及制备方法、聚晶金刚石复合材料及制备方法，属于超硬材料技术领域。本发明的聚晶金刚石前体材料的制备方法，采用湿法混料，先将金刚石颗粒、非离子表面活性剂和溶剂混匀，得到混合料，再将粉末状粘结剂加入混合料中，可使粉末状粘结剂在非离子表面活性剂的作用下均匀分散吸附在金刚石颗粒表面，形成金刚石颗粒与粉末状粘结剂的包裹体，经干燥后可得到组分均匀的聚晶金刚石前体材料。本发明的聚晶金刚石前体材料的制备方法可解决金刚石颗粒由于粒度小而在混合时易发生团聚，进而使得制备的聚晶金刚石微观结构差、组分分布不均的问题，可提高制备的聚晶金刚石的耐磨性和韧性。

摘要： 一种聚晶金刚石刀具的加工方法，包括步骤：提供一聚晶金刚石预加工刀具，聚晶金刚石预加工刀具包括聚晶金刚石刀片；使聚晶金刚石刀片的前刀面面向激光；将激光焦点调节至聚晶金刚石刀片前刀面刃尖直边位置，利用激光焦点对聚晶金刚石刀片的刃尖直边进行后角切割加工，在聚晶金刚石刀片上形成刀片直边刃口，切割聚晶金刚石刀片的激光功率W

摘要： 本发明涉及聚晶金刚石及其制备方法、聚晶金刚石复合材料及其制备方法，属于超硬复合材料技术领域。本发明的聚晶金刚石的制备方法，将坯料依次进行第一阶段高温烧结处理和第二阶段高温烧结处理，第一阶段高温烧结处理可以使金刚石颗粒表面石墨化，并且可以使粘结剂活化(熔化)，进而使粘结剂在金刚石颗粒表面和颗粒之间分布均匀；第二阶段高温烧结处理可使金刚石颗粒在粘结剂的催化下完成D‑D键结合，得到高致密、分布均匀的聚晶金刚石。由于第一阶段高温烧结处理时间较长，可以保证粘结剂充分活化，进而使更多粘结剂更加均匀地浸润金刚石颗粒，从而保证金刚石颗粒在第二阶段高温烧结处理中更好地完成D‑D键结合。

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。