PCD層與WC-Co基體之間界面結構與性能的研究.pdf

1、聚晶金剛石復合片(PDC)是PDC鉆頭的基本切削單元，其性能的優(yōu)劣對金剛石鉆頭的鉆進效果有著決定性的影響。由于聚晶金剛石復合片是由人造金剛石微粉加入少量的結合劑與硬質合金基體采用HPHT方法生產的超硬復合材料，在燒結過程中，聚晶金剛石層與硬質合金基體的熱膨脹系數(shù)、彈性模量相差較大，冷卻時容易在兩者的結合界面出現(xiàn)較大的殘余應力，造成復合片強度降低，導致在工作時金剛石層容易從基體上脫落，造成鉆頭失效。因此，研究PDC兩相之間的界面結構、改善

2、PDC兩相的結合狀況、提高PDC的抗沖擊性和熱穩(wěn)定性等性能，就成了超硬材料研究的一個重要課題。 在導師的指導和前人工作的基礎上，采用耐磨性、抗沖擊性、耐熱性、超聲波無損探傷(C掃描)檢測以及掃描電鏡(SEM)分析等研究方法，對五種典型界面結構的聚晶金剛石復合片的界面結構及性能進行了探討和研究。 研究結果表明，在同一工藝條件下：1、PDC層與WC-Co基體之間的界面結構對PDC的耐磨性影響較小。在試驗工藝下，金剛石與金剛石

3、顆粒之間均能很好地燒結在一起，使PDC具有較好的耐磨性性能。 2、PDC層與WC-Co基體之間的界面結構對PDC的抗沖擊性性能影響很大。隨著WC-Co基體上的齒形由平面→V形槽→U形槽→環(huán)形槽→類“環(huán)爪齒”的變化，PDC的抗沖擊性性能大幅度增加。 3、溫度對PDC的耐磨性和抗沖擊性性能均有明顯影響，其中對PDC的抗沖擊性性能的影響更為明顯，結合界面為槽齒的PDC的耐熱性能好于結合界面為平面的PDC的耐熱性能。 4

4、、改變界面結構可以有效地減少殘余應力對PCD層的影響，從而提高它的耐用性工藝過程是關鍵點，若控制不當則容易使溝槽或鋸齒部分出現(xiàn)應力集中而產生裂紋，影響PDC的性能。5、用掃描電鏡(SEM)及能譜儀觀察了PCD層與WC-Co基體的界面結構及W、C、Co元素的分布情況，結果顯示：在不同界面結構的PDC結合面上，WC-Co基體與金剛石層之間界面結合完好，PCD層中的金剛石與WC-Co基體中的W和Co發(fā)生相互擴散、滲透，并在WC-Co基體與金剛