耐磨耐冲击聚晶金刚石复合片及其制备方法聚晶金刚石复合片是一种具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐冲击
性的新材料，广泛应用于切割、打磨和研磨等领域。本文将介绍耐磨耐冲
击聚晶金刚石复合片的制备方法，并对其性能进行详细阐述。
聚晶金刚石复合片的制备方法包括以下步骤：
1.原料选择：选择高纯度的金刚石颗粒和合适的基体材料作为原料。
金刚石颗粒可以使用工业金刚石，基体材料可以选择金属或陶瓷材料。
2.混合：将金刚石颗粒与基体材料进行混合。可以通过机械球磨或湿
法混合的方式，使金刚石颗粒与基体材料均匀分散，以提高复合片的硬度
和强度。
3.成型：将混合好的金刚石颗粒与基体材料填充到模具中，进行成型。可以采用热压、热等静压等方法进行成型，使金刚石颗粒与基体材料紧密
结合。
4.烧结：将成型好的材料进行烧结处理。烧结温度和时间需要根据具
体的材料和工艺进行控制，以获得均匀致密的复合片。
5.研磨和抛光：将烧结好的复合片进行研磨和抛光处理，使其表面光
滑平整，提高耐磨性和耐冲击性。
1.高硬度：金刚石是目前已知最硬的物质之一，具有极高的硬度。聚
晶金刚石复合片由金刚石颗粒组成，在表面受到磨削或冲击时能够保持较
高的硬度，不易磨损。
2.高强度：金刚石颗粒与基体材料的紧密结合使聚晶金刚石复合片具
有高强度，能够承受较大的外力冲击而不易破裂。
3.高耐磨性：由于金刚石颗粒的高硬度和基体材料的高强度，聚晶金
刚石复合片具有极高的耐磨性，能够在高速摩擦和重负荷环境下长时间使用。
4.高耐冲击性：聚晶金刚石复合片具有优异的耐冲击性能，不易受到
冲击损坏，能够在高速冲击和振动的条件下保持稳定性。
5.广泛应用：聚晶金刚石复合片可用于切割、打磨、研磨和磨光等领域。比如用于切割石材、金属和陶瓷等硬质材料，以及用于制造电子元件
和光学器件等高精密度工艺。
总结起来，耐磨耐冲击聚晶金刚石复合片具有高硬度、高强度、高耐
磨性和高耐冲击性等优异性能，制备方法简单可行，具有广泛的应用前景。未来的研究方向可以进一步改进制备方法，提高复合片的性能，扩大其应
用范围。
减少聚晶金刚石复合片残余应力的若干途径 张喆 【摘要】聚晶金刚石复合片因具有硬度高、耐磨性佳、冲击韧性好等特性，广泛应用于难加工材料的切削加工、石油开采与地质勘探等多个领域。然而由于金刚石与硬质合金的物理性能差异较大，冷却时易在界面处产生残余应力，从而导致聚晶金刚石层与硬质合金层脱离，这是聚晶金刚石复合片失效的主要原因。因此，文章对近年来减少聚晶金刚石复合片内残余应力的各类途径进行归纳总结，并对其未来发展进行展望。%Due to the characteristics of high hardness,wear resistance and impact tough-ness,polycrystalline diamond compacts are widely used in fields such as difficult-to-cut material machining,oil exploration,geological exploration etc.However,because of the huge difference of physical property between diamond and cemented carbide,residual stress is easily to be generated at the interfaces during cooling procedure.This tends to cause the delamination of polycrystalline diamond layer and cemented carbide layer,which is the main reason for failure of polycrystalline diamond compacts.This article will sum-marize different kinds of ways to decrease the residual stress in polycrystalline diamond compacts in recent years,and provide an outlook of its future development. 【期刊名称】《超硬材料工程》 【年(卷),期】2016(028)005 【总页数】5页(P49-53)
聚晶金刚石的精密镜面磨削 1前言 聚晶金刚石（PolycrystallineDiamond，简称PCD）是由特别处理的单晶金刚石微粉与少量粘结剂在高温高压条件下烧结而成的新型超硬 材料。采纳K类硬质合金刀片为基底，在基底上面压制而成的PCD称之 为PCD复合片。PCD中无序排列的金刚石颗粒使其具有均匀的高硬度和 高耐磨性，被广泛应用于刀具、工具和模具等行业。而PCD复合片由于 基底的作用，在保证硬度和耐磨性的前提下又在肯定程度上兼顾了强度 和韧性，从而进一步扩大了应用领域，加之造价低廉，所以更具使用价 值和应用前景。 但是，超硬度和超耐磨性始终是PCD材料精密加工的最大障碍， 传统的加工方法几乎无能为力。随着加工技术的进展，特种工艺渐渐用 于PCD材料的加工，但仍存在很多不足，加工质量更难尽如人意。因此，为充足工业进展对PCD材料日益增长的需要，引入了金属结合剂超硬磨 料砂轮在线电解修整（ELID）精密镜面磨削技术，旨在通过该技术的试 验与讨论，探究PCD材料精密加工的新途径。 2PCD材料的ELID精密镜面磨削试验 1.试验材料试验中采纳美国GE公司生产的PCD—1500系列聚晶金 刚石复合片。其物理机械性能如右表所示。 2.试验条件在MM7120A卧轴矩台精密平面磨床上加装自行开发的ELID磨削电解电极装置，配以自行研制的砂轮、磨削液和电源，构成ELID磨削系统。 试验用砂轮为铸铁纤维结合剂金刚石砂轮CIFB，规格？ 240mm90mm10mm5mm，粒度W5。试验中使用的修整电源是自行研制的 ELID磨削专用高频脉冲电源，电源输出电压为0～140V，电流0～10A，脉冲频率0～500kHz。磨削液使用自行研制的专用磨削液。由于ELID磨削的磨削液兼作电解液，因此，使用碱性水溶型磨削液，除添加防锈剂、
聚晶金刚石(PCD)刀具的开发与应用 1 引言 高速切削已成为现代制造技术的一个主要发展方向。由于高速切削刀具的开发与应用直接影响高速切削的加工效率和加工质量，因此具有非常重要的意义。刀具技术的革新，除了刀具本身的几何形状、切削角度等的革新和改进外，刀具切削刃材质的开发和革新也是提高切削效率、降低切削成本的一个关键因素。 20世纪70年代中期以来，美国、德国、日本等工业发达国家先后开发聚晶金刚石(PCD)刀具并将其用于非金属材料和有色金属材料的高速切削加工，使生产效率获得大幅度提高，切削费用成倍下降，因此被广泛应用于汽车、航空、航天以建材等工业领域。 2 PCD复合片的开发 聚晶金刚石(PCD)复合片是由粒度为微米级的金刚石颗粒与Co、Ni 等金属粉末均匀混合后，在高压高温下，在碳化钨(WC)基材上烧结而成的一种刀坯新材料。 PCD 复合片不仅具有金刚石高硬度、高耐磨性、高导热性、低摩擦系数、低热膨胀系数等优越性能，同时还具有硬质合金良好的强度和韧性。PCD 复合片还具有导电性，因此可用线切割机切割成所需刀头，将刀头焊接在刀体上，经过刃 表1 公司名称国别牌号金刚石平均粒径(%26micro;m) GE 美国Compax-1600 Compax-1300 Compax-1500 Compax-1700 5 10 25 40 Element six (原De Beers) 英国 Syndite-CTC002 Syndite-CTB002 Synd ite-CTB010 Syndite-CTB025 Syndite-CTH025 2 2 10 25 25 住友电工日本DA-200 DA-150 DA-100 DA-90 0.5 5 20+0.5 50 日本韩国CF CM CC 2 10 25 东名日本TDC-FM TDC-98F2M TDC-GM TDC-SM TDC-HM TDC-SA TDC-EpM TDC-EM 1 1 3 7 10 16 20 36+16
耐磨耐冲击聚晶金刚石复合片及其制备方法聚晶金刚石复合片是一种具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐冲击 性的新材料，广泛应用于切割、打磨和研磨等领域。本文将介绍耐磨耐冲 击聚晶金刚石复合片的制备方法，并对其性能进行详细阐述。 聚晶金刚石复合片的制备方法包括以下步骤： 1.原料选择：选择高纯度的金刚石颗粒和合适的基体材料作为原料。 金刚石颗粒可以使用工业金刚石，基体材料可以选择金属或陶瓷材料。 2.混合：将金刚石颗粒与基体材料进行混合。可以通过机械球磨或湿 法混合的方式，使金刚石颗粒与基体材料均匀分散，以提高复合片的硬度 和强度。 3.成型：将混合好的金刚石颗粒与基体材料填充到模具中，进行成型。可以采用热压、热等静压等方法进行成型，使金刚石颗粒与基体材料紧密 结合。 4.烧结：将成型好的材料进行烧结处理。烧结温度和时间需要根据具 体的材料和工艺进行控制，以获得均匀致密的复合片。 5.研磨和抛光：将烧结好的复合片进行研磨和抛光处理，使其表面光 滑平整，提高耐磨性和耐冲击性。 1.高硬度：金刚石是目前已知最硬的物质之一，具有极高的硬度。聚 晶金刚石复合片由金刚石颗粒组成，在表面受到磨削或冲击时能够保持较 高的硬度，不易磨损。 2.高强度：金刚石颗粒与基体材料的紧密结合使聚晶金刚石复合片具 有高强度，能够承受较大的外力冲击而不易破裂。
3.高耐磨性：由于金刚石颗粒的高硬度和基体材料的高强度，聚晶金 刚石复合片具有极高的耐磨性，能够在高速摩擦和重负荷环境下长时间使用。 4.高耐冲击性：聚晶金刚石复合片具有优异的耐冲击性能，不易受到 冲击损坏，能够在高速冲击和振动的条件下保持稳定性。 5.广泛应用：聚晶金刚石复合片可用于切割、打磨、研磨和磨光等领域。比如用于切割石材、金属和陶瓷等硬质材料，以及用于制造电子元件 和光学器件等高精密度工艺。 总结起来，耐磨耐冲击聚晶金刚石复合片具有高硬度、高强度、高耐 磨性和高耐冲击性等优异性能，制备方法简单可行，具有广泛的应用前景。未来的研究方向可以进一步改进制备方法，提高复合片的性能，扩大其应 用范围。
聚晶金刚石复合片及其生产工艺简述 （1）聚晶金刚石复合片 全部选用国产原材料，经过重新整形、提纯、净化、配料、组装等工序，在国产六面顶（液）压机上，采用先进的超高压-高温合成工艺，生产聚晶金刚石 复合片坯料 (1) Polycrystalline diamond compact (PDC) Select and use domestic raw materials, and after the procedures of re-coining, purification, purging, burdening and assembling, use advanced ultra high pressure-high temperature synthesis technology to produce polycrystalline diamond compact (PDC) billet on the domestic cubic (hydraulic) press. 聚晶金刚石复合片具体生产工艺简述： 1）根据订单和公司计划下达生产任务单； 2）原料、辅料的购置； 3）整形：对金刚石的形状进行严格控制，对所购原料进行重新整形，尽量去除长条形等不规则形状的金刚石颗粒，获得圆度好的、基本上为球形的金刚石 颗粒； Introduction of the specific production technology of polycrystalline diamond compact (PDC): 1) Assign production tasks in accordance with the orders and company plan; 2) Purchase raw materials and auxiliary materials; 3) Coining: strictly control the diamond shape, re-coin the purchased raw materials, and do the best to eliminate the diamond particles with irregular shapes such as strip ones to obtain diamond particles with good roundness and which are basically spherical. 4) 分级：将混合粉料放入烧杯中，加入超净化去离子水，搅拌混合均匀，根据不同粒度沉降时间不同的原理选取所需粒度，使用激光粒度分析仪对粒度的 分布进行精确测量； 5）净化：对金刚石微粉、钴粉及其他原料进行氢气还原处理；氢气还原处理工艺：在氢气还原炉中处理，依据材料的不同选择不同的处理温度，大致范围 为500-800℃； 4) Classification: put the mixed powder into the beaker, add super-purgative deionized water, stir and mix it evenly, select required particle size in accordance with the settling time theory of different particle sizes, and use the laser particle size analyzer to accurately measure the distribution of particle sizes; 5) Purification: perform hydrogen reductive treatment to diamond micro-powder, cobalt powder and other raw materials; hydrogen reductive treatment techniques: process it in the hydrogen reducing furnace, select different treatment temperatures in accordance with different materials, and the proximate range should be between 500-800℃; 6）配料：按照一定的比例将金刚石与钴粉、以及少量的微量元素进行混合，其中金刚石的粒
金刚石复合片的合成工艺技术研究 金刚石复合片是一种由金刚石和其他材料组成的复合材料，在工业领域中具有广泛的应用。金刚石作为一种硬度极高的材料，具有优异的耐磨性和耐高温性能，然而其脆性较高，容易发生裂纹和断裂。为了克服金刚石的脆性问题，提高其使用寿命和工作性能，研究人员开始探索金刚石与其他材料的复合加工技术。 金刚石复合片的合成工艺技术主要包括三个步骤：底材制备、金刚石合成和金刚石复合。 底材的选择对金刚石复合片的性能具有重要影响。常见的底材有硬质合金、陶瓷和金属等。硬质合金底材具有较高的硬度和耐磨性，能够提供良好的支撑作用；陶瓷底材具有优异的耐高温性能，能够有效减少金刚石与底材之间的热膨胀不匹配问题；金属底材则具有良好的导热性能，能够提高金刚石复合片的散热能力。底材的制备需要考虑其与金刚石的化学相容性和热膨胀系数等因素。 金刚石的合成是金刚石复合片制备的关键步骤。金刚石的合成方法主要有高温高压合成法、化学气相沉积法和热解石墨法等。高温高压合成法是目前最常用的金刚石合成方法，通过在高温高压条件下使石墨转变为金刚石。化学气相沉积法采用化学气相沉积技术，在金属基底上沉积金刚石薄膜。热解石墨法则是将石墨材料加热至高温，使其分解生成金刚石。这些合成方法各有优缺点，需要根据具
体应用需求选择合适的方法。 金刚石复合是将金刚石与底材进行连接，形成一体化的金刚石复合片。金刚石与底材之间的连接方式有焊接、电镀和粘结等。焊接是将金刚石与底材进行熔接，形成强固的连接。电镀是在底材表面电镀一层金属，然后将金刚石镶嵌在金属层上。粘结则是使用粘合剂将金刚石与底材粘结在一起。这些连接方式各有优劣，需要根据具体应用场景进行选择。 金刚石复合片的制备过程中还需要考虑金刚石的配比和制备工艺参数等因素。金刚石的配比可以根据具体应用需求进行调整，以获得最佳的性能。制备工艺参数包括温度、压力、时间等，对金刚石的合成和复合过程具有重要影响。合理选择和控制这些参数，能够提高金刚石复合片的质量和性能。 金刚石复合片的合成工艺技术研究是一项复杂而关键的工作。通过合理选择底材、金刚石合成和复合方法，以及优化制备工艺参数，可以获得具有优异性能的金刚石复合片。金刚石复合片的研究不仅对提高金刚石的使用寿命和工作性能具有重要意义，还对推动工业领域的发展具有积极作用。
高频钎焊金刚石复合片的工艺要点 一、概述： （一）钎焊 高频焊是钎焊的一种加热方法，钎焊是利用熔点比焊件金属低的钎料作填充金属，适当加热后，钎料熔化将处于固态的工件联接起来的一种焊接方法。钎焊时钎料熔化为液态而母材保持为固态，液态钎料在母材的间隙中或表面上润湿，毛细流动、填充、铺展、与母材相互作用（溶解、扩散或产生金属间化合物），冷却凝固形成牢固的接头，从而将母材连接在一起。 （二）聚晶金刚石复合片 聚晶金刚石复合片是在硬质合金基片上，于5万大气压和1500℃高温下，烧结一层聚品金刚石所构成的复合体。聚晶金刚石复合片可以充分利用聚品金刚石层的高硬度、高耐磨性能，而由复合片的硬质合金基体承受切削岩石时的冲击载荷，防止聚晶金刚石破碎。（三）钎剂的作用 1、去除钢体、复合片和钎料表面的氧化物，为液态钎料在钢体、复体片基体上的铺展和钎料向复合片渗透创造必要条件。 2、液态钎剂薄层覆盖钢体、复合片和钎料表面，避免它们的二次氧化，阻止金刚石层碳化。 3、起界面活性作用，改善钎料对钎焊面的润湿，促进钎料流动，填充间隙，形成光滑致密的钎缝。 （四）高频钎焊PDC复合片的特点 1、PDC复合片基体是碳化钨类硬度合金，PDC的钎焊实际上是钎焊硬度合金。
2、高频钎焊是在大气条件下的钎焊， PDC的金刚石层在大气条件下耐热温度低，钎焊温度应该控制在700℃以下。 3、受钎焊温度的限制，PDC的钎焊润湿性为不如硬度合金。（硬度合金钎焊温度在880℃以上） 4、PDC钎焊最直接的钎焊问题是脱焊。 5、导致脱焊的关键因素是钎缝强不够、钎焊工艺不当。 6、钎焊前硬度合金钎焊面未经磨光，硬度合金钎焊面上的氧化层会妨碍钎料的湿润作用，影响钎缝强度。 7、在所有钎焊工艺参数中，钎料选用、钎焊温度和保温时间是最重要的。其次加热速度和冷却速度也对焊缝有较大的影响。 8、钎焊温度应适当高于钎料溶化温度25～50℃。钎焊温度过高，会使钎料产生氧化和气孔；钎焊温度过低，会使钎缝未焊透或夹渣； 9、足够的保温时间是钎料与基体相互扩散，形成牢固接合所必需的，但保温时间过长则易产生夹渣、气孔。 10、加热速度的要求是在保证均匀加热的前提下，应尽量缩短加热时间。 11、合理的冷却速度也可以提高焊缝强度。过快过慢的冷却速度都不利于焊缝，相对来说焊后直接冷却不如保温缓冷。 12、钎焊过程中要错动复合片，这种手法可以排除焊渣提高钎着率，但钎料冷却后绝不能有任何动作。 二、高频钎焊金刚石复合片常规钎焊工艺： （一）钎焊前的准备 1、彻底清理基体和复合片 （1）用46-60目的碳化硅砂轮将复合片的硬质合金底面或合金柱钎焊面上的氧化膜磨
2024年聚晶金刚石复合片市场分析现状 1. 引言 聚晶金刚石复合片是一种具有高硬度、高耐磨性和高导热性能的新材料。该材料由金刚石微粉和金属粉末复合制备而成。在工业领域，聚晶金刚石复合片广泛用于切割、磨削和打磨等工艺中。本文将对聚晶金刚石复合片市场进行分析，了解其现状和未来发展趋势。 2. 市场规模及增长趋势 聚晶金刚石复合片市场自20世纪90年代起快速发展。目前，全球聚晶金刚石复合片市场规模已达到数十亿美元。预计在未来几年内，市场规模将继续增长。主要驱动因素包括工业发展需求的增加、技术进步和市场竞争的推动。 3. 市场应用领域 聚晶金刚石复合片在多个领域有广泛应用。主要应用领域包括： 3.1 机械制造 在机械制造领域，聚晶金刚石复合片用于加工和制造高硬度材料的零件。例如，在汽车制造中，聚晶金刚石复合片可用于切削和磨削引擎零件。
3.2 石油工业 聚晶金刚石复合片在石油工业中有广泛应用。它可用于钻井和修井工艺，提高工作效率和耐磨性。 3.3 电子制造 在电子制造领域，聚晶金刚石复合片可用于制造半导体器件和磁头等关键部件。其高导热性能能有效地散发热量，提高电子产品的性能。 4. 市场竞争格局 目前，全球聚晶金刚石复合片市场竞争激烈。主要的市场参与者包括聚晶金刚石复合片制造商、金刚石微粉提供商和金属粉末供应商。这些公司通过技术创新、产品质量和价格竞争等方面来争夺市场份额。 5. 发展趋势 未来，聚晶金刚石复合片市场将呈现以下发展趋势： 5.1 技术创新 随着科技的进步，新的制备技术将不断涌现，以提高聚晶金刚石复合片的性能和质量。
5.2 市场需求多样化 随着各行业对材料性能要求的不断提高，市场对聚晶金刚石复合片的需求将逐渐多样化。不同领域的需求将推动市场的进一步发展。 5.3 区域市场的增长 在发展中国家和新兴经济体，对聚晶金刚石复合片的需求不断增长。这些地区的市场潜力巨大，将成为未来市场增长的主要驱动力。 6. 结论 聚晶金刚石复合片市场具有广阔的发展前景。随着工业发展需求的增加和技术创新的推动，市场规模将持续扩大。创新技术、多元化需求和区域市场的增长将成为市场发展的重要趋势。聚晶金刚石复合片制造商和供应商应密切关注市场变化，加强技术研发和市场开拓，以保持竞争优势。
聚晶金刚石（PCD）和聚晶金刚石复合片 （PDC） 与大单晶金刚石相比，作为刀具材料的聚晶金刚石（PCD）以及聚 晶金刚石复合刀片（PDC）具有以下优点：①晶粒呈无序排列，各向同性，无解理面，因此它不像大单晶金刚石那样在不同晶面上的强度、硬 度以及耐磨性有较大区分，以及因解理面的存在而呈现脆性。②具有较 高的强度，特别是PDC材料由于有硬质合金基体的支撑而有较高的抗冲 击强度，在冲击较大时只会产生小晶粒碎裂，而不会像单晶金刚石那样 大块崩缺，因而PCD或PDC刀具不仅可以用来进行精紧密削加工和一般 半精密加工，还可用作较大切削量的粗加工和断续加工（如铣削等）， 这大大扩充了金刚石刀具材料的使用范围。③可以制备大块PDC金刚石 复合片刀具坯料，充足大型加工刀具如铣刀的需要。④可以制成特定形 状以适合于不同加工的需要。由于PDC刀具大型化和加工技术如电火花 和激光切割技术的提高，三角形、人字形以及其他异形刀坯均可加工成形。为适应特别切削刀具的需要还可设计成包裹式、夹心式与花卷式PDC刀具坯料。⑤可以设计或推测产品的性能，给与产品必要的特点以 适应它的特定用途。比如选择细粒度的PDC刀具材料可使刀具的刃口的 质量提高，粗粒度的PDC刀具材料能够提高刀具的耐用度，等等。 总之，随着PCD、PDC金刚石复合片刀具材料的讨论进展，其应用 已经快速扩展到很多制造工业领域，广泛应用于有色金属（铝、铝合金、铜、铜合金、镁合金、锌合金等）、硬质合金、陶瓷、非金属材料（塑料、硬质橡胶、碳棒、木材、水泥制品等）、复合材料（纤维加强塑料、金属基复合材料MMCs等）的切削加工，尤其在木材和汽车加工业，已 经成为传统硬质合金的高性能替代产品。 切削刀具用PDC、PCD材料要求：①金刚石颗粒间能广泛地形成D—D自身结合，残余粘结金属和石墨尽量少，其中粘结金属不能以聚结态或呈叶脉状分布，以保证刀具具有较高的耐磨性和较长的使用寿命。 ②溶媒金属残留量少。最好是在烧结过程中能起溶媒作用，而在烧结过 程完成后将以不起溶媒作用的合金形式充填于烧结金刚石晶粒间隙中，
2023年聚晶金刚石复合片行业市场研究报告 聚晶金刚石复合片是一种高性能的切割工具，在切割硬质材料（如石材、陶瓷等）和高硬度材料（如金刚石、硬质合金等）时具有很高的切割效率和切割质量。随着建筑、矿山和工业领域的快速发展，对切割工具的需求也越来越大，使得聚晶金刚石复合片成为了市场上的热门产品之一。 聚晶金刚石复合片是利用金刚石和金属粉末等材料进行高温烧结制成的，具有金刚石的硬度和耐磨性，同时也具有金属的韧性和导热性。聚晶金刚石复合片的制作工艺复杂，需要先将金刚石和金属粉末进行混合，然后进行烧结处理，最后进行加工和抛光等工序，制成成品。 聚晶金刚石复合片具有很多优点。首先，它具有很高的硬度和耐磨性，可以在切割过程中保持稳定的切割效率和切割质量。其次，它具有较高的导热性，可以快速散热，避免切割过程中产生过热现象。第三，聚晶金刚石复合片的成本相对较低，使用寿命较长，对用户来说是一种经济实惠的选择。最后，它还具有较好的切割平整度和切割精度，在切割过程中产生的噪音和振动较少，对工作人员和设备的影响较小。 目前，聚晶金刚石复合片的市场需求呈增长态势。首先，建筑行业对切割石材的需求不断增加，推动了聚晶金刚石复合片的需求。随着城市化进程的不断推进，城市建设中需要大量使用石材，如大理石、花岗岩等。而聚晶金刚石复合片具有快速、高效、精确的切割能力，能够满足建筑行业对切割石材的需求。 其次，矿山行业对切割矿石和岩石的需求也在增加。随着矿山的开采规模不断扩大，对切割工具的要求也越来越高。聚晶金刚石复合片具有切割硬质材料和高硬度材料的能力，能够满足矿山行业对切割工具的需求。
最后，工业领域对切割工具的需求也在增加。随着工业生产的快速发展，对高精度、高效率的切割工具的需求也越来越大。聚晶金刚石复合片具有较好的切割平整度和切割精度，能够满足工业领域对切割工具的需求。 然而，聚晶金刚石复合片行业也面临着一些挑战。首先，制造聚晶金刚石复合片的技术要求较高，需要具备先进的制造设备和工艺。其次，聚晶金刚石复合片的市场竞争激烈，需要不断提升产品质量和技术创新能力才能在市场上立足。最后，金刚石资源的供应也是制约聚晶金刚石复合片行业发展的一个重要因素。 综上所述，聚晶金刚石复合片是一种具有很大发展潜力的切割工具。随着建筑、矿山和工业领域的快速发展，对切割工具的需求也在增加，推动了聚晶金刚石复合片市场的发展。然而，聚晶金刚石复合片行业也面临着一些挑战，需要不断提高技术水平和产品质量，以满足市场需求。
聚晶金刚石复合片（PDC）的设计方法与应变能的利用 摘要：聚晶金刚石复合片（PDC）钻头由于其高渗透率，使用寿命长和生产工艺简单等优点，已经在石油和天然气钻探领域得到了广泛的商业性认可。不过，PDC钻头应用在钻孔高抗压强度和高耐磨性岩石方面所取得的成功却很有限，原因之一就在于刀具容易发生折断。本篇论文就是试验用结构所能承受的应变能的能力来作为在动态和静态负荷条件下刀具抗折断能力的一个指标。当刀具向下钻孔时，刀具会受应力产生形变因此，钻孔时的冲击力就被刀片和PDC钻头吸收转化为应变能。刀具本身能承载的应变能越高，就能吸收越多的冲击能，使应力形变不超过金刚石的拉伸极限。PDC刀具中的各种金刚石/碳化物界面的几何形状和金刚石厚度可以用有限元分析法（FEA）来模拟。这种FEA模型包括了剩余应力负载和模拟冲击负载。应变能承载能力可以通过调整冲击负载使金刚石表面产生临界拉伸压力之后计算出来。之后对每个计算得出的设计结果进行实验室落塔冲击实验。然后将这些设计结果依计算出的承受应变能能力和落塔实验的结果排序。使用这种方法和工具，可以在工具设计时直观的在显示屏上快速的进行性能预测，而不必冒风险去实际钻一个向下钻眼，而且这种方法也可以将剩余应力和钎焊应力合并进去，因此是非常有意义的。 简介：PDC刀具面世20多年来，已经对石油和天然气钻探产业产生了巨大的影响。如今在所有钻进进尺中，使用装配了PDC刀片的钻头的比例已经很大。高渗透率、长寿命和工艺简单是PDC钻头的显著优点。但是在钻孔高抗压强度和高耐磨岩石时，PDC钻头表现一般，原因之一就是钻孔坚硬的岩石时容易折断刀具。PDC刀具的断裂韧性是钻头工作是尤其重要的一项指标。 新的PDC刀具设计时必须在工地实际应用前对其进行断裂韧性的评估。如何正确的模拟钻孔时刀具受到的冲击是已经被广泛研究的一项课题，并且已经有几种不同的方法被使用。有些是通过对带有标靶和抗冲击板的刀头进行动态冲击的严格冲击实验，还有些是在动态岩石切割实验中被更准确的检测。 本篇论文提出了一种新型的方法去评估刀具的韧性。首先将含有各种几何形状的金刚石/碳化物界面和金刚石厚度的PDC钻头用有限元分析法（FEA）进行模拟。这种FEA模型同时包括残余应力负载和模拟冲击负载。应变能承载能力可以通过调整冲击负载使金刚石表面产生临界拉伸压力之后计算出来。使这种应变能作为在动态和静态负荷条件下刀具抗折断能力的一个指标。应变能承载能力越高的PDC刀具的抗折断能力也越高。 为验证模型得到的结果，对每个计算出的设计结果进行是实验室落塔实验。从而建立计算所得的应变能承载能力与实际落塔实验的结果之间的对应关系。进而研究出其静态强度与落塔实验结果直接的对应关系。最终我们得到了一种实验室向下冲击试验的方法。 数值建模程序： 从能量角度分析可以有效地评估动力在力学负载诸多问题。在实验室冲击试验中，能量是从试验设备转移到PDC刀具。在向下钻孔的情况下，能量从PDC刀具传递到形成的坑中。动态负载下的刀具变形将取决于一般的力学参数以及应变波的波速。对应变波的影响一直被忽视此分析，由于声音在PDC的高速传播10公里/秒）[6]。这个假设可能是无效的PDC的假设，供所有加载情况。有了这个假设，动态负荷可近似为一产生相同的最大偏转的等效静负荷。在刀具形变的过程中等效静载荷所作的功相当于将应变能储存在了刀具中。 高应变能量容量的设计可以吸收更多的冲击力在失败前。举个例子，假设有两个悬臂梁结构，
（19）中华人民共和国国家知识产权局 （12）发明专利说明 书 （10）申请公布号 CN108788140B （43）申请公布日 2020.07.07（21）申请号CN201810899606.1 （22）申请日2018.08.09 （71）申请人吉林师范大学 地址136000 吉林省四平市铁西区海丰大街1301号 （72）发明人武晓鑫;马艳章;许洪新 （74）专利代理机构长春吉大专利代理有限责任公司 代理人李泉宏 （51）Int.CI 权利要求说明书说明书幅图（54）发明名称 单晶嵌入式金刚石复合片及其制备方法 （57）摘要 本发明公开了一种单晶嵌入式金刚石复合 片，属于金刚石复合片制备技术领域。本发明所 述金刚石复合片分为两层，一层为硬质合金层， 另一层为聚晶金刚石层中心嵌入了单晶金刚石的 复合金刚石层。所述聚晶金刚石中心嵌入了单晶 金刚石的复合金刚石层通过高温高压烧结的方法 与硬质合金基体层紧密熔融结合在一起。本发明 用在石油钻井、地质勘探、煤田钻采的钻头上和 机械加工的工具上时，能够使复合片的耐磨度与
抗冲击性增强，尤其是对复合片中心硬度要求较 高的钻头和切削工具，可大大提高其使用寿命。 法律状态 法律状态公告日法律状态信息法律状态 2018-11-13公开公开 2018-11-13公开公开 2018-11-13公开公开 2018-12-07实质审查的生效实质审查的生效 2018-12-07实质审查的生效实质审查的生效 2020-07-07授权授权
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了解人造金刚石用非金属矿物功能材料 人造金刚石作为一种无机非金属材料，属新材料范畴，具有超高硬度、突出耐磨性能等特性，广泛应用在机械加工、石材工业、建筑工业、地质钻探与开采、光学玻璃、电子工业、信息工业等行业。人造金刚石是目前已知材料中硬度最高的材料，其合成离不开非金属矿物功能材料的参加，其中石墨、叶腊石、白云石等非金属矿物在人造金刚石合成中发挥着不可替代的作用。 1、人造金刚石合成方法 人造金刚石的合成依照合成条件可以分为高压合成法和低压合成法，依照转化方式又可以分为间接转化法和直接转化法。 间接静压法能够保证产品有可重复的尺寸、形状和韧性（或脆性），大约90%的工业用金刚石采纳这种方法合成。 金刚石合成所需要的温度与压力条件 2、人造金刚石合成用非金属矿物功能材料 人造金刚石合成原材料重要有石墨粉、叶腊石粉、金属触媒、预合金粉、白云石粉等，一般情况下，这些上游原辅材料成本占金刚石合成成本的60—70%，其中石墨、金属触媒一般供应充分，但叶腊石存在肯定的进展瓶颈。下面我们将分别就石墨、叶腊石、白云石在人造金刚石合成中的作用进行介绍。 人造金刚石产业链 （1）石墨材料 石墨材料是合成人造金刚石的重要原材料。石墨与金刚石是同素异形体，人造金刚石就是在高温高压下促使石墨发生同素异构变化来生成金刚石。石墨除为金刚石生长供给必需的碳源外，还用于辅佑襄助加热或者改善腔体温度分布。
人造金刚石用石墨材料的性能指标重要有石墨化度、气孔率与密度、灰分（纯度）与电阻率、晶体结构等，这些重要性能之间具有极高的相互关联性，并统一于石墨这个整体中。因此，在选择合成金刚石用石墨材料时应当综合考虑其各项性能，并应针对不同的实际生产条件进行选择。 GB/T14898—2023国标对几种人造金刚石用石墨材料理化性能的规定 （2）叶腊石 叶腊石是高温高压合成金刚石过程中一种不可或缺的辅佑襄助原材料，其具有较高的压力传递效率，核心功能是密封、保温、绝缘。在金刚石合成过程中，由叶腊石挤压形成的密封边，具有极佳的绝缘性、密封性能。由于叶腊石材质的特别性，目前在合成金刚石上尚无其他产品可以替代。因此，叶腊石在超硬材料行业中具有极其紧要的地位。 我国叶腊石资源丰富，重要集中分布在福建、浙江，其中福建省叶蜡石储量占全国储量的一半以上。但适合用作合成金刚石的叶蜡石资源在我国却有限，其中以北京门头沟地区出产的叶腊石居多，重要原因是门头沟地区产出的叶腊石比较适合采纳间接静压法合成人造金刚石。 随着北京门头沟地区叶腊石开采正在被渐渐关停，有可能推动叶腊石价格上涨，长期倚靠天然叶腊石的超硬材料行业面临着前所未有的挑战。这对其它地区的叶腊石资源来说可能是一种机遇，不过最后还要看其它地区出产的叶腊石能否充足人造金刚石生产的需要。 （3）白云石 叶腊石在高温高压下会脱去内部存在的结晶水而发生结构相变，相变的产生使叶腊石的传压性能下降，压力损耗加大，保温性能变差。为了保持腔体内部温度稳定，通常在腔体内部叶腊石简单发生相变的位置，采纳稳定性能较好的白云石替代。
聚晶金刚石复合片的室温去钴工艺及耐磨性研究 王彩利;刘慧苹;方海江 【摘要】聚晶金刚石复合片(PDC)工作时,可能在内部残余钴元素的催化作用下,转化为石墨,导致复合片失效.提高PDC的性能,人们常使用强酸、强氧化剂去除PDC 中残余的催化剂.文章考察了一种脱钴工艺.经实验验证,该工艺在室温下具备较高的脱钴效率,且满足工业生产环保和健康要求.脱钴深度的测试表明,脱钴深度的增加满足由菲克扩散定律所要求的时间关系.磨削测试表明,产品耐磨性能的显著提升直接决定于脱钴深度,与具体的工艺关系不大. 【期刊名称】《超硬材料工程》 【年(卷),期】2019(031)002 【总页数】5页(P30-34) 【关键词】脱钴;聚晶金刚石复合片;耐磨性 【作者】王彩利;刘慧苹;方海江 【作者单位】河南四方达超硬材料股份有限公司,郑州 450016;河南四方达超硬材料股份有限公司,郑州 450016;河南四方达超硬材料股份有限公司,郑州 450016【正文语种】中文 【中图分类】TQ164 1 引言 聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact，或PDC)是一种性能十分
优异的复合超硬材料，它由微米级金刚石颗粒、烧结催化剂在高温高压条件下、在硬质合金沉底上烧结形成。聚晶金刚石即保留了金刚石颗粒的高硬度，又具备与合金相比拟的可焊接性，在硬质材料加工、地质钻探、矿物开采、盾构施工、油气勘采等领域有着广泛的应用。在PDC的烧结制备工艺中，烧结催化剂起着重要的作用。常用的烧结粘结剂分为金属类和陶瓷类[1]，金属类包括铁、钴、镍等元素或 它们的合金，其中最常用的是钴元素[2]。烧结催化剂与金刚石颗粒以粉末状态混合，在高温高压条件下，促使金刚石颗粒之间形成键合(D-D键)。烧结制备的PDC产品，总体中包括相互键合的金刚石颗粒所形成的骨架、填隙在金刚石骨架 中的少量烧结催化剂、以及从硬质合金衬底中渗透入金刚石骨架中的钨等元素。 催化剂在PDC的制备过程起着重要的促进作用，然而它也是导致PDC在使用过 程中失效的重要因素。催化剂所导致的PDC失效一般有两种机制。以常用的催化剂钴为例，钴的热膨胀系数(13×10-6/K，线膨胀系数)与金刚石的热膨胀系数 (1×10-6/K，线膨胀系数)差异很大，PDC在加工时的热量会导致PDC内部积蓄 较大的热应力，从而引起金刚石骨架的撕裂、金刚石颗粒剥离[3]。另一种重要的 机制是，加工时的压强要远远低于烧结压强，而常压下碳的石墨态比金刚石态更稳定。当加工温度上升到700℃以上时，催化剂将促使金刚石转化为石墨[4-5]，尤 其是在具备氧气的环境中，金刚石的石墨化速度会显著加快。因此，为了提高PDC的工作性能，降低器件的失效率，去除催化剂是一种必要的手段。 PDC的脱钴工艺必须要考虑安全风险、环保成本、以及生产中的经济性和时效性。根据国内外公开报道的技术资料，业界常用的脱钴工艺，多是利用具备强氧化性和强腐蚀性的试剂、通过长周期的加热浸泡，使金属钴被氧化、溶解，并从金刚石骨架内浸出。常用的试剂包括王水、三氯化铁等[6-7]。王水是十分高效的脱钴试剂，但在工业规模的应用时伴随着潜在的安全和环保风险。三氯化铁对钴的腐蚀速度更慢，但它是一种相对环境友好的试剂。实际生产中，脱钴工艺一般需要在加热条件
全球及中国人造金刚石行业现状分析 一、人造金刚石行业概况 1、定义及分类 金刚石是自然界中天然存在的最坚硬的物质，也是常见的钻石的原身，是石墨的同素异形体。金刚石可分为天然与人造两类，天然金刚石是一种稀有、贵重的非金属矿产，质优粒大可用作装饰品的称宝石级金刚石，又称钻石；人造金刚石是以石墨、金属触媒为主要原料，采用高温、高压原理合成的人工晶体。 金刚石分类 金刚石分类 资料来源：产业研究院整理 2、制备方法 人造金刚石的制备方法主要为高温高压法（HTHP）和化学气相沉积法（CVD）。高温高压法生产的金刚石在颜色上优势更加明显，而且净度劣势并不突出，需要专业人士用10倍放大镜才能分辨出其中的杂质，而沉积法的颜色差异比较明显，通过肉眼即可分辨。因此，近年高温高压法合成金刚石占比越来越高。 高温高压法与化学气相沉积法技术对比 高温高压法与化学气相沉积法技术对比 资料来源：公开资料，产业研究院整理 二、人造金刚石行业产业链 1、产业链示意图 我国人造金刚石行业产业链上游主要是原料石墨、叶蜡石和金属触媒的生产，中游环节是人造金刚石单晶、聚晶复合片及微粉的生产；下游则以各式金刚石工具为主，包括刀具、钻头、磨具、线锯、锯片、拉丝模等。 人造金刚石产业链结构示意图 人造金刚石产业链结构示意图 资料来源：公开资料，产业研究院整理 2、下游市场 从下游刀具市场来看，近年来我国刀具行业市场规模整体上呈现出增长态势，2021年
中国刀具行业市场规模达到477亿元，同比增长13.3%。 2015-2021年中国刀具行业市场规模及增速 2015-2021年中国刀具行业市场规模及增速 资料来源：中国机床工具工业协会，产业研究院整理 相关报告：产业研究院发布的《2023-2028年中国人造金刚石行业市场全景评估及投资前景展望报告》 三、全球人造金刚石行业现状 世界上工业金刚石主要是人造金刚石，目前，工业领域采用人造金刚石的比例已达85%以上。根据USGS（美国地质勘探局）数据显示，2021年全球工业级金刚石储量为18亿克拉。 2015-2021年全球工业级金刚石储量变动情况 2015-2021年全球工业级金刚石储量变动情况 资料来源：USGS，产业研究院整理 全球工业级金刚石主要集中在澳大利亚、刚果（金)、博茨瓦纳、南非和俄罗斯等国。2021年，俄罗斯工业级金刚石储量达到11亿克拉，排在首位。 2021年全球主要国家工业级金刚石储量分布情况 2021年全球主要国家工业级金刚石储量分布情况 资料来源：USGS，产业研究院整理 四、中国人造金刚石行业现状 1、市场规模 2014至2022年期间，国内人造金刚石行业市场规模呈现出先下降后上升的趋势，2022年中国人造金刚石市场规模达到46.08亿元，同比增长12.04%。 2014-2022年中国人造金刚石市场规模及增速 2014-2022年中国人造金刚石市场规模及增速 资料来源：产业研究院整理 2021年我国金刚石行业市场规模约为41.13亿元，其中，金刚石微粉市场规模最大，占比达到52.95%；其次是金刚石单晶和培育钻石。 2021年中国金刚石行业细分产品市场规模 2021年中国金刚石行业细分产品市场规模 资料来源：产业研究院整理 分区域来看，中国人造金刚石市场主要集中于华东地区，2021年华东地区市场规模在
大直径聚晶金刚石复合片的合成及表征 李思成;方海江 【摘要】利用国产六面顶压机，合成出了直径为51 mm 的国内最大的聚晶金刚石复合片。超声波微成像分析表明，样品无大批量分层、裂纹、金刚石厚度不均等缺陷。切削试验显示，在切削硬质合金时，样品与国外同类产品性能相当。%The largest polycrystalline diamond compact in China which is of a diameter of 5 1 mm has been synthesized by domestic cubic press. Scanning Acoustic Microscope (SAM)analysis shows that there is no any defect such as delamination,cracks or uneven thickness for the majority of the samples.Cutting test indicats that the cutting perform-ance of the sample is similar to that of the same type of product abroad when cutting ce-mented carbide. 【期刊名称】《超硬材料工程》 【年(卷),期】2014(000)006 【总页数】4页(P6-9) 【关键词】大直径;聚晶金刚石复合片;超声波微成像;切削试验 【作者】李思成;方海江 【作者单位】河南四方达超硬材料股份有限公司，河南郑州 450016;河南四方达超硬材料股份有限公司，河南郑州 450016 【正文语种】中文