PCD層與WC-Co基體之間界面結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、聚晶金剛石復(fù)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(fù)合片是由人造金剛石微粉加入少量的結(jié)合劑與硬質(zhì)合金基體采用HPHT方法生產(chǎn)的超硬復(fù)合材料，在燒結(jié)過程中，聚晶金剛石層與硬質(zhì)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(jié)合界面出現(xiàn)較大的殘余應(yīng)力，造成復(fù)合片強度降低，導(dǎo)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(jié)構(gòu)、改善

2、PDC兩相的結(jié)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(dǎo)師的指導(dǎo)和前人工作的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)的聚晶金剛石復(fù)合片的界面結(jié)構(gòu)及性能進行了探討和研究。 研究結(jié)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(jié)構(gòu)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?zé)Y(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)合界面為槽齒的PDC的耐熱性能好于結(jié)合界面為平面的PDC的耐熱性能。 4

4、、改變界面結(jié)構(gòu)可以有效地減少殘余應(yīng)力對PCD層的影響，從而提高它的耐用性工藝過程是關(guān)鍵點，若控制不當則容易使溝槽或鋸齒部分出現(xiàn)應(yīng)力集中而產(chǎn)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(jié)構(gòu)及W、C、Co元素的分布情況，結(jié)果顯示：在不同界面結(jié)構(gòu)的PDC結(jié)合面上，WC-Co基體與金剛石層之間界面結(jié)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