國(guó)內(nèi)外復(fù)合片成分組織差異分析及機(jī)理研究.pdf

1、聚晶金剛石復(fù)合片(Polycrystalline Diamond Compact)已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)鉆探、非鐵金屬及合金、硬質(zhì)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(jié)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(zhì)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(guó)內(nèi)外一般都采用超高壓高溫?zé)Y(jié)的方法制造聚晶金剛石-硬質(zhì)合金復(fù)合片.國(guó)

2、內(nèi)聚晶金剛石復(fù)合片的性能與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)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(guó)內(nèi)外聚晶金剛石-硬質(zhì)合金復(fù)合片在微觀組織結(jié)構(gòu)、元素成分分布方面的差異,結(jié)合對(duì)現(xiàn)有燒結(jié)工藝的分析,研討了造成這些差異的機(jī)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(duì)關(guān)鍵原材料-金剛石微粉的晶形、雜質(zhì)含量進(jìn)行了比較分析測(cè)試.根據(jù)這

3、些工作提出了一些改進(jìn)國(guó)內(nèi)聚晶金剛石-硬質(zhì)合金復(fù)合片性能的設(shè)想.研究結(jié)果表明,國(guó)內(nèi)外復(fù)合片具有如下差異和改進(jìn)方向:Ⅰ.國(guó)內(nèi)聚晶金剛石-硬質(zhì)合金復(fù)合片雜質(zhì)含量偏高,含有Mo、Fe、Cr等雜質(zhì),需要采取綜合措施降低雜質(zhì)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(jìn)燒結(jié)時(shí)屏蔽層金屬杯的材料;4.改進(jìn)燒結(jié)前的處理和儲(chǔ)存,采取真空處理和真空儲(chǔ)存以排除金剛石吸附的各種雜質(zhì).5.建立金剛石微粉雜質(zhì)檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn).Ⅱ.國(guó)內(nèi)聚晶金剛石

4、層中晶粒之間直接連接的共價(jià)健(C-C健)比例少,催化劑金屬含量過高,導(dǎo)致宏觀強(qiáng)度低,應(yīng)采取如下措施:1.提高金剛石微粉堆積密度以提高燒結(jié)時(shí)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(shí)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(shí)出現(xiàn)粒度偏析.Ⅳ.采取措施降低PDC內(nèi)部的殘余應(yīng)力.改進(jìn)金剛石-硬質(zhì)合金界面結(jié)構(gòu).Ⅴ.改進(jìn)硬質(zhì)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