金刚石复合片标准

大直径聚晶金刚石复合片的合成及表征①李思成，方海江（河南四方达超硬材料股份有限公司，河南郑州450016）摘要:利用国产六面顶压机，合成出了直径为51mm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。

关键词:大直径；聚晶金刚石复合片；超声波微成像；切削试验中图分类号:TQ164文献标识码:ASynthesis and characterization of large diameterpolycrystalline diamond compactLi SI-cheng,FANG Hai-jiang（Henan Sifang Diamond Co.,Ltd,Zhengzhou,Henan 450016）Abstract: The largest diameter polycrystalline diamond compact whose diameter was 51mm was synthesized on domestic cubic press.Scanning Acoustic Microscope (SAM) analysis showed that there were no defects such as delamination, cracks and non-uniform thickness of PCD layer in batch samples. Cutting test indicated that the cutting performance of our company sample was similar to that of foreign when turning cemented carbide.Key words: large diameter; polycrystalline diamond compact; acoustic micro imaging; cutting test1 引言金刚石作为自然界已知最硬的材料，在工业上有着广泛的应用。

金刚石复合片PCD的性能检测及发展趋势金刚石复合片PCD（Polycrystalline Diamond）是一种具有高硬度、高热导率和高耐磨性的合成材料，广泛用于高精度和高质量的切削加工领域。

本文将对金刚石复合片PCD的性能检测和发展趋势进行详细的阐述。

一、性能检测2.密度检测：金刚石复合片PCD具有较高的密度，通常在3.5g/cm³以上。

可以通过称重法或者浸水法对其密度进行测定。

3.抗弯强度检测：金刚石复合片PCD的抗弯强度也是一个重要的性能指标。

可以通过三点或四点弯曲测试机对其抗弯强度进行测量。

4.磨损性能检测：金刚石复合片PCD在切削加工过程中主要面临的问题就是磨损。

可以通过模拟实际工件切削测试或者磨损试验机对其磨损性能进行评估。

5.热导率检测：金刚石复合片PCD的热导率非常高，可以达到2000W/(m·K)以上。

可以通过热导率测定仪对其热导率进行测试。

二、发展趋势1.材料改性：目前，金刚石复合片PCD的研究主要集中在提高其抗磨性能和切削性能。

通过掺杂、纳米颗粒增强等方法对其材料进行改性，以提高其综合性能。

2.研磨技术改进：金刚石复合片PCD的制备过程中，研磨技术是一个关键环节。

随着研磨技术的不断发展，可以实现对金刚石复合片PCD的精确控制，从而使其性能更加稳定、优化。

3.复合材料结构优化：金刚石复合片PCD一般由金刚石微粒和金属基体组成，目前，研究人员正在探索更合理的复合材料结构，以提高其整体性能。

4.加工技术创新：随着切削加工领域的不断发展，对金刚石复合片PCD的要求也越来越高。

因此，需要不断创新加工工艺，以适应更多、更复杂的切削应用。

5.应用领域的拓展：金刚石复合片PCD目前主要应用于汽车、航空航天等高精度加工领域，但随着技术的不断进步，其应用领域还将不断拓展，如医疗器械、电子设备等领域。

总之，金刚石复合片PCD是一种具有广泛应用前景的合成材料，虽然其性能已经相对成熟，但在材料改性、精细加工等方面仍有进一步的提高空间。

金刚石复合片的性能检测金刚石复合片的性能检测000金刚石复合片(polycrystalline diamondcompact PDC)作为一种新型复合材料，其发展历史仅有十几年，但其应用范围已发展到各行各业，广泛地应用于地质钻探、非铁金属及合金、硬质合金、石墨、塑料、橡胶、陶瓷和木材等材料的切削加工等领域。

它的表层为金刚石粒度不同的粉末烧结而成的多晶金刚石，具有极高的硬度、耐磨性和较长的工作寿命;底层一般为钨钴类硬质合金，它具有较好的韧性，为表层聚晶金刚石提供良好的支撑，且容易通过钎焊焊接到各种工具上。

目前国内外一般都采用超高压高温烧结的方法制造聚晶金刚石-硬质合金复合片。

由于它的使用范围扩大，对其性能的要求提高，因而相应的性能检测方法也经过了一个快速的发展过程，在检测的准确性和有效性方面都趋于成熟。

1金刚石复合片的性能金刚石复合片之所以应用如此广泛，主要是因为其具有其他材料无与伦比的优越的性能。

(1)高的硬度和耐磨性(磨耗比)。

复合片的硬度高达10 000 HV左右，是目前世界上人造物质中最硬的材料，比硬质合金及工程陶瓷的硬度高得多。

由于硬度极高，并且各向同性，因而具有极佳的耐磨性。

一般通过磨耗比来反映复合片的耐磨性，在20世纪80~90年代中期，复合片磨耗比为4~6万(国外为8~12万); 20世纪90年代中期至现在，复合片的磨耗比为8~30万(国外10~50万)。

(2)热稳定性。

复合片的热稳定性确定了其使用范围，复合片的热稳定性[2]即为耐热性，与其强度和磨耗比一样，是衡量PDC质量的重要性能指标之一。

耐热稳定性是指在大气环境(有氧气存在)下加热到一定的温度，冷却以后聚晶层化学性能的稳定性(金刚石墨化的程度)、宏观力学性能的变化和对复合层界面结合牢固程度的影响。

热稳定性的变化在750℃烧结以后，国内部分厂家产品表现为磨耗比上升5% ~20%，抗冲击韧性变化不大，部分厂家产品磨耗比下降，抗冲击性能下降，这与各个单位所采用的配方和工艺不同有关，国外复合片的磨耗比和抗冲击韧性烧结前后变化不大。

金刚石复合片钻头/PDC drill bit
金刚石复合片（PDC）是在高温高压条件下，由人造金刚石与硬质合金一次性合成的特殊超硬材料，它不但具有金刚石硬度高、耐磨等优点，同时还具备了硬质合金抗冲击性强、出刃大等特点，用它做钻头的刀翼可大大提高钻头的工作效率，是钻进中硬岩层和坚硬岩层的理想钻头。

本系列金刚石PDC钻头，托体采用优质钢材锻压成型，经过真空全自动热处理设备进行增加机械性能处理。

普通型采用国内优质复合片做刀翼，超强型采用美国ＧＥ公司生产的刀片，根据地质条件的不同选用相应的质量等级，可达到更高的性价比，达到节能高效的经济指标。

金刚石钻头遍布全国煤田、石油钻探、地质勘探、水利水电、铁路公路、隧道建设等行业。

两翼PDC锚杆钻头（标准型）适应岩层八级以下，在同等岩层条件下钻进寿命是普通合金钻头的10-30倍，效率至少提高60%以上，不需修磨，大大降低工人的劳动强度，节约工时。

两翼PDC锚杆钻头（加强型）刀翼关键原材料由美国ＧＥ公司生产，其金刚石含量是普通钻头的１.５倍，耐磨性极好，效率显著提高，综合成本降低，适应１２级以下中硬岩层。

高强型金刚石钻头刀翼采用最新研制的球型金刚石刀片，特点是钻进速度快，抗冲击能力强。

当钻头钻进时，唇边用于正常均匀地层岩石的刮削，突出部分可以抑制钻头钻进过程中遇到缝隙时瞬间大幅
度进尺,大大降低了钻头的意外损坏，提高了应对复杂岩层的钻进水平。

金刚石标准金刚石是一种稀有的宝石，被广泛用于珠宝饰品和工业应用。

为了确保金刚石的质量和价值，国际上制定了一系列的金刚石标准。

这些标准通常涵盖金刚石的颜色、纯度、切割和重量等方面。

在本文中，我们将详细介绍金刚石标准的相关内容。

一、颜色标准颜色是判断金刚石品质的重要因素之一。

国际上通常采用GIA（Gemological Institute of America）的颜色等级来评判金刚石的颜色。

GIA的颜色等级从D到Z，D表示无色，Z表示有颜色。

根据GIA的标准，D、E和F级的金刚石被视为无色或几乎无色，是最珍贵的。

G、H和I级的金刚石也被视为几乎无色，是高质量的。

J级及以下的金刚石具有明显的黄色或棕色，质量较低。

二、纯度标准金刚石的纯度是指其内部或表面的瑕疵程度。

国际上通常采用GIA的纯度等级来评判金刚石的纯度。

GIA的纯度等级从FL（无瑕疵）到I3（明显的瑕疵）分为6个等级。

FL和IF（全内无瑕）级的金刚石几乎没有内部或表面瑕疵，是最珍贵的。

VVS1和VVS2级的金刚石有非常微小的瑕疵，几乎看不见。

VS1和VS2级的金刚石有小的瑕疵，但不会影响其美观。

SI1和SI2级的金刚石有明显的瑕疵，需要通过放大镜才能看见。

I1、I2和I3级的金刚石有明显的瑕疵，质量较低。

三、切割标准金刚石的切割是指将原石切割成适合珠宝饰品的形状和比例。

切割质量影响金刚石的光学性质和外观。

国际上通常采用GIA的切割等级来评判金刚石的切割。

GIA的切割等级分为Excellent（优）、Very Good（很好）、Good（好）、Fair（一般）和Poor（差）五个等级。

优级的切割能使金刚石充分反射光线，具有最佳的光彩。

差级的切割则会使金刚石失去光彩，影响其美观。

四、重量标准金刚石的重量以克拉为单位。

克拉是国际上通用的衡量金刚石质量的标准。

大多数金刚石以小数点后两位的数字表示其重量。

0.25克拉的金刚石表示为"25分"。

金刚石复合片是一种新型材料，具有高硬度、高耐磨、高耐腐蚀、高耐高温等优点。

它广泛应用于机械制造、电子工业、化工行业等领域。

为了确保金刚石复合片的品质，必须制定相应的标准。

本文将介绍金刚石复合片的标准。

一、标准编号和名称《金刚石复合片》。

金刚石复合片的标准编号为GB/T 22552-2018，二、适用范围GB/T 22552-2018适用于金刚石复合片的技术要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存等方面的要求。

三、术语和定义GB/T 22552-2018中涉及的术语和定义如下：1.金刚石复合片：将金刚石颗粒与基体材料复合而成的材料。

2.金刚石颗粒：直径在0.1mm以上的人造或天然金刚石颗粒。

3.基体材料：能够与金刚石颗粒复合的材料，通常为金属或陶瓷材料。

4.金属基体：用于复合金刚石颗粒的金属材料，包括钢、铁、铜、铝等。

5.陶瓷基体：用于复合金刚石颗粒的陶瓷材料，包括氧化铝、氮化硅、碳化硅等。

四、技术要求GB/T 22552-2018规定了金刚石复合片的技术要求，包括以下方面：1.外观质量：金刚石复合片应无裂纹、夹杂、气孔等缺陷，表面光洁平整。

2.尺寸和公差：金刚石复合片的尺寸和公差应符合设计要求或协议规定。

3.金刚石颗粒分布：金刚石颗粒应均匀分布在基体材料中，且不得出现聚集现象。

4.金刚石颗粒含量：金刚石复合片中金刚石颗粒的含量应符合设计要求或协议规定。

5.硬度：金刚石复合片的硬度应符合设计要求或协议规定。

6.耐磨性能：金刚石复合片应具有良好的耐磨性能，符合设计要求或协议规定。

7.耐腐蚀性能：金刚石复合片应具有良好的耐腐蚀性能，符合设计要求或协议规定。

8.耐高温性能：金刚石复合片应具有良好的耐高温性能，符合设计要求或协议规定。

五、试验方法GB/T 22552-2018规定了金刚石复合片的试验方法，包括以下方面：1.外观检验：对金刚石复合片进行目视检查，判断是否存在缺陷。

2.尺寸检验：使用测量工具对金刚石复合片的尺寸进行检测，计算公差。

关于聚晶金刚石复合片，最全的都在这里~聚晶金刚石复合材料是将聚晶金刚石薄层附着黏结在硬质合金衬底上的复合材料。

聚晶金刚石复合片兼有聚晶金刚石极高的耐磨性以及硬质合金的高抗冲击性。

金刚石层刃口锋利而且具有自锐性，能够始终保持切削刃的锐利，因此非常适用于石油和地质钻探中的软地层直至中硬地层的勘探，效果非常好。

聚晶金刚石复合片中的金刚石含量高达99%，故金刚石层硬度极高、耐磨性极好，其努氏硬度为6.5×104~7.0×104MPa，甚至更高。

硬质合金基体克服了聚晶金刚石硬而脆的不足，大大提高了产品整体的抗冲击韧性。

硬质合金的易焊接性则解决了聚晶金刚石很难通过焊接方法与其他材料结合的难题，可以使聚晶金刚石复合片竖直镶焊在钻头上。

聚晶金刚石复合片因自身性能优越，国内外竞相研制和生产，从而品种规格日益繁多，如图1所示。

主要特性：1 ) 具有极高的硬度。

聚晶金刚石的硬度为HV7500~9000，仅次于天然金刚石。

而且其硬度和耐磨性各向同性，不需选向。

其强度由于有韧性较高的硬质合金支撑，复合抗弯强度可达1500 MPa。

2 ) 具有很高的耐磨性。

聚晶金刚石的耐磨性一般为硬质合金的60~80倍。

在切削硬度较高(>HV1500)的非金属材料时，耐用度极高。

3) 具有较低的摩擦因数。

聚晶金刚石与有色金属的摩擦因数为0.1~0.3，而硬质合金与有色金属的摩擦因数是0.3~0.6。

由聚晶金刚石(简称PCD)材料制作的PCD刀具，与硬质合金刀具相比可降低切削力和切削温度约1/2~1/3。

4) 具有很高的导热性。

聚晶金刚石的导热系数是硬质合金的1.5~7倍，可以大大降低切削区的温度，提高刀具耐用度。

5) 具有较小的膨胀系数。

聚晶金刚石的线膨胀系数很小，约为一般钢的1/10。

另外，因为刀刃锋利，已加工表面加工硬化程度仅为硬质合金刀具的1/3左右，所以加工精度好。

6) 可以根据需要制作成各种尺寸和形状。