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1、1金刚石复合片的发展趋势及展望随着我国PDC复合材料的不断完善与发展，用于石油、煤田勘探的PDC钻头的需求量也相应增加，不断提高产品质量，改变目前PDC钻头依赖进口的局面，是开发与推广高端PDC复合体的必然趋势。为了实现产品的升级换代与可持续发展，新一代高性能PDC复合体应当具备低成本、高性能、长寿命、低消耗、可循环，符合可持续发展的科学发展观特征。广大科研院所、高等院校、硬质合金与金刚石原料制造厂家、PDC复合体制造厂家之间应该通力合作，研发并推广以缩短生产流程、提高产品质量，有益于产品可持续发展与应用的先进技术工艺，面对国内地质勘探、石材、机械、汽车及国防工业等各个领域对PDC产品的迫切需
2、要，必须针对多领域的应用要求开发出与之相适应的高性能PDC复合体产品，在争取国内高端市场份额的同时，积极发展高端产品的出口，使之形成系列化、标准化，品种规格齐全，产品质量稳定。随着国内外学者对PDC 材料研究的不断深入, 该耐磨材料的性能也在不断的完善之中。目前PDC 材料的产品已经比较成熟, 自成系列, 尺寸越来越大且结构形状与制造技术越来越多样化, 主要有以下发展趋势：a. 产品系列化。目前PDC 产品已经定型,国内外众多厂家都有自己的系列产品, 而且产品的规格和品种进一步完善, 性能进一步提高, 价格进一步降低, 应用场合越来越广泛。b. 尺寸大型化。上世纪70 年代PDC 的最大直径为
3、十几毫米, 80年代以来, 为满足大型加工工具和石油钻头的需要, 国外非常重视大块PDC 材料的生产。为了提高金刚石的强度, 要求金刚石粒度低于10 mm, 尽可能低于5mm。但是粒度越细, 烧结促进剂在颗粒之间的熔渗越困难。因此, 可以采用在靠近硬质合金的地方采用大颗粒, 其他部分采用小颗粒的方式。经过20多年的发展, GE 公司和DeBeers公司已能向市场提供70mm的产品了, 国内目前也可以提供三十几毫米的产品。c. 形状结构多样化。过去的PDC 产品只限于片状和圆柱状, 由于尺寸大型化和加工技术如电火花、激光切割加工技术提高, 三角形、人字形、山墙形以及其它各种坯料增多。为适应地质钻
4、探和勘察工程中的抗冲击性钻头和改进型牙轮钻头的需要, 美国合成公司和梅加金刚石公司还生产了球面、曲面和楔形面等PDC 材料。目前国内外正在研究将该产品应用到耐磨损的阀门或泵等化工单元设备上, 因此也出现了圆环状等特殊形式的PDC材料。2d.耐热性能的提高由于金刚石复合片的热稳定性确定了其应用的范围, 近年来人们开始关注金刚石复合片受热后, 其使用性能受到的一些影响。有定义指出聚晶金刚石复合片的耐热性是指其在空气或者保护气氛中加热而耐磨性能基本保持不变所能承受的温度与相应的时间。美国公司和英国的近年来也加大了对其产品热稳定性能的测试, 从诸多方面的研究来改进金刚石复合片的耐热性能,推出更好的产品
5、。例如公司的产品” 是以陶瓷材料为粘结剂,在惰性气氛中其耐热性可允许加热到1200。更有些聚晶金刚石复合片通过改进, 热稳定性可达1100一1300。e.使用领域的扩展现代机械加工技术正朝着高精度、高效率、自动化和柔性化方向飞速发展,新型技术设备和数控机床、加工中心以及性能极为优良新材料的应用日益广泛,因而对刀具的要求越来越高。表 4-1 PDC刀具的应用比例f.带保护层的新型金刚石复合片的研究应用新型复合片由保护层、 多晶金刚石层和硬质合金层三层组成, 而普通复合片则由多晶金刚石层和硬质合金层两层组成。增加了一个保护层, 正是新型复合片的显著特点, 当然多晶金刚石层内部结构也作了相应改善,
6、以提高其耐磨性。保护层厚度一般控制在0 . 2一0.3mm以内, 过薄效果不好, 过厚则影响钻进效率。3总结在查阅了相关资料的基础，本文简单介绍了聚晶金刚石复合片的主要性能, 即抗冲击性能、热稳定性及耐磨性、并对对复合片的性能检测方法进行了详细的阐述，最后展望了检测方法的发展趋势。本次论文写作，对我来说是一个全新的挑战，在没有相应知识储备的前提下，通过不断查阅相关资料，求教相关的技术人员，经历了漫长的学习、整理过程，最终基本完成了文章写作。在整个论文写作过程中，我各个方面的能力均得到了相应的提升，丰富了自己的知识储备，对金刚石复合片有了全面而系统的认识。另外，由于能力有限以及知识储备不足，可能
7、会导致一系列错误，恳请导师和师兄师姐批评指正。4参考文献 1 赵尔信, 贾美玲, 蔡家品等. 国内外钻探用金刚石复合片性能的研究 J. 探矿工程, 2003( 增刊) : 266- 269 2 邓福铭, 陈启武. PDC 超硬复合刀具材料及其应用M . 北京: 化学工业出版社, 2001. 3 孙延龙 含硼聚晶金刚石复合片（PDC）合成与机理的研究 钢铁研究总院 2011 4 陈晶晶 聚晶金刚石复合片（PDC）显微结构与性能研究 武汉理工大学2004 5 张兴栋, 彭应聪, 邱淑菱等. 多晶金刚石烧结中晶粒表面石墨化的实验研究. 高压物理学报, 1989, 3( 2): 125 131 6 叶玉屏 周连科 蔡家品.带保护层新型金刚石复合片的研究
