一種減小應(yīng)力的抗沖擊聚晶金剛石復(fù)合片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于超硬復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于石油、地質(zhì)鉆探領(lǐng)域的減小應(yīng)力的抗沖擊聚晶金剛石復(fù)合片。
【背景技術(shù)】
[0002]聚晶金剛石復(fù)合片是由金剛石微粉和硬質(zhì)合金基體經(jīng)過高溫高壓復(fù)合而成，由于其不僅具有金剛石的高硬度、高耐磨性與導(dǎo)熱性，而且還具有硬質(zhì)合金的強度與抗沖擊韌性，是制造耐磨工具的理想材料，廣泛應(yīng)用于石油、地質(zhì)鉆探等領(lǐng)域。
[0003]聚晶金剛石復(fù)合片中的聚晶金剛石層依附在硬質(zhì)合金基體上，由于兩者在彈性模量、熱膨脹系數(shù)等物理性能上有很大的差異，從而致使在復(fù)合合成過程中產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應(yīng)力，殘余內(nèi)應(yīng)力的大小和分布區(qū)域?qū)劬Ы饎偸瘡?fù)合片的性能具有較大影響，殘余內(nèi)應(yīng)力可使聚晶金剛石復(fù)合片內(nèi)部產(chǎn)生裂紋缺陷;在工作中，復(fù)合片要經(jīng)受外力的沖擊作用，沖擊過程中會導(dǎo)致裂紋的擴展，加速復(fù)合片的失效。因此，減小聚晶金剛石復(fù)合片的內(nèi)應(yīng)力，提高其抗沖擊性一直是廣大超硬復(fù)合廠家追求的目標(biāo)。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種內(nèi)部應(yīng)力小且具有良抗沖擊韌性的聚晶金剛石復(fù)合片。
[0005]本實用新型采用的技術(shù)方案為:一種減小應(yīng)力的抗沖擊聚晶金剛石復(fù)合片，包括聚晶金剛石層和位于聚晶金剛石層下方的硬質(zhì)合金基體，在聚晶金剛石層中心處設(shè)有圓柱狀填充物。
[0006]進一步，所述的圓柱狀填充物的熱膨脹系數(shù)接近于金剛石的熱膨脹系數(shù)。
[0007]進一步，所述的圓柱狀填充物由碳化物、氮化物、碳氮化合物或與硬質(zhì)合金基體相同等物質(zhì)中的一種或其組合物。
[0008]進一步，所述的圓柱狀填充物的顆粒度相當(dāng)或略大于硬質(zhì)合金基體的粒度。
[0009]進一步，所述的圓柱狀填充物的直徑是聚晶金剛石層直徑的0.3-0.8倍。
[0010]進一步，所述的聚晶金剛石層中圓柱形填充物的高度等于或低于聚晶金剛石層的厚度。
[0011]本實用新型的有益效果:本實用新型的聚晶金剛石復(fù)合片結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉，在聚晶金剛石層芯部填充有同金剛石熱膨脹系數(shù)相近的物質(zhì)，在合成后可使聚晶金剛石層具有較低的內(nèi)部殘余應(yīng)力，降低了由內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生的裂紋現(xiàn)象，減小聚晶金剛石層內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生，提高產(chǎn)品合格率;同時聚晶金剛石層芯部具有較好的抗沖擊韌性，抗沖擊強度高，進而能夠增強聚晶金剛石復(fù)合片的抗沖擊性能，提高聚晶金剛石復(fù)合片在鉆探領(lǐng)域的使用性能和使用壽命。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型一實施例的聚晶金剛石復(fù)合片結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0013]圖2是圖1中聚晶金剛石復(fù)合片的俯視圖；
[0014]圖3是本實用新型另一實施例的聚晶金剛石復(fù)合片結(jié)構(gòu)剖視圖。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明。
[0016]實施例1:
[0017]如圖1所示，一種減小應(yīng)力的抗沖擊聚晶金剛石復(fù)合片，包括聚晶金剛石層1、聚晶金剛石層中的圓柱狀填充物2和硬質(zhì)合金基體3，在聚晶金剛石層的邊角處設(shè)有倒角4。填充物2為TiC、TiCN以及與硬質(zhì)合金基體3相同物質(zhì)的混合物，其中TiC、TiCN占25 wt%。此圓柱狀填充物的直徑為聚晶金剛石層直徑的0.6倍，而其高度由硬質(zhì)合金基體界表面貫穿整個聚晶金剛石層。從實驗室測試來看，此復(fù)合片的抗沖擊性較常規(guī)樣品提高2.2倍。
[0018]實施例2:
[0019 ]如圖3所示，一種減小應(yīng)力的抗沖擊聚晶金剛石復(fù)合片，包括聚晶金剛石層1、聚晶金剛石層中的圓柱狀填充物2和硬質(zhì)合金基體3，在聚晶金剛石層的邊角處設(shè)有倒角4。填充物2為與硬質(zhì)合金基體3為相同物質(zhì)，其直徑為聚晶金剛石層直徑的0.7倍，而高度為聚晶金剛石層高度的0.6倍。從實驗室測試來看，此復(fù)合片的抗沖擊性較常規(guī)樣品提高1.5倍。
【主權(quán)項】
1.一種減小應(yīng)力的抗沖擊聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于:包括聚晶金剛石層和位于聚晶金剛石層下方的硬質(zhì)合金基體，在聚晶金剛石層中心處設(shè)有圓柱狀填充物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小應(yīng)力的抗沖擊聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于:所述的圓柱狀填充物的熱膨脹系數(shù)接近于金剛石的熱膨脹系數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小應(yīng)力的抗沖擊聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于:所述的圓柱狀填充物由碳化物、氮化物、碳氮化合物或與硬質(zhì)合金基體相同等物質(zhì)中的一種或其組合物。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小應(yīng)力的抗沖擊聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于:所述的圓柱狀填充物的顆粒度相當(dāng)或略大于硬質(zhì)合金基體的粒度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小應(yīng)力的抗沖擊聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于:所述的圓柱狀填充物的直徑是聚晶金剛石層直徑的0.3-0.8倍。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小應(yīng)力的抗沖擊聚晶金剛石復(fù)合片，其特征在于:所述的聚晶金剛石層中圓柱狀填充物的高度等于或低于聚晶金剛石層的厚度。
【專利摘要】本實用新型公開了一種減小應(yīng)力的抗沖擊聚晶金剛石復(fù)合片，該聚晶金剛石復(fù)合片內(nèi)部應(yīng)力小，包括聚晶金剛石層和位于聚晶金剛石層下方的硬質(zhì)合金基體，在聚晶金剛石層中心處設(shè)有圓柱狀填充物。本實用新型的聚晶金剛石復(fù)合片結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉，在聚晶金剛石層芯部填充有同金剛石熱膨脹系數(shù)相近的物質(zhì)，在合成后可使聚晶金剛石層具有較低的內(nèi)部殘余應(yīng)力，降低了由內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生的裂紋現(xiàn)象，減小聚晶金剛石層內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生，提高產(chǎn)品合格率。
【IPC分類】E21B10/46
【公開號】CN205259953
【申請?zhí)枴緾N201521095298
【發(fā)明人】張春林, 牛同健, 趙東鵬, 馬姍姍, 方海江
【申請人】河南四方達超硬材料股份有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月24日