一种抗冲击型复合片及其制备方法与流程

本发明涉及超硬材料，尤其涉及一种抗冲击型复合片及其制备方法。

背景技术：

1、聚晶金刚石复合片由聚晶金刚石层和硬质合金基体两部分组成，同时具有金刚石硬度高、耐磨性好和硬质合金韧性高的特点，被广泛地应用于油气开采和地质勘探领域。

2、然而，在实际使用过程中，由于工作环境复杂，受到不同情况的冲击力作用，聚晶金刚石复合片容易出现聚晶金刚石层断裂或者脱落等现象。此外，聚晶金刚石层和硬质合金基体存在较大的热膨胀系数差异，导致在受热作用下复合片的聚晶金刚石层表现不佳，提前失效等问题，降低了复合片的使用寿命。硬质合金基体结合界面的非平面设计有效地改善了复合片的残余应力分布，增强了与聚晶金刚石层的结合力，但是仍无法消除由于聚晶金刚石和硬质合金基体物理差异带来的负面影响。

3、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗冲击型复合片及其制备方法，旨在解决现有聚晶金刚石复合片中金刚石层和硬质合金基体之间物理差异过大带来的抗冲击性能不足等问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种抗冲击型复合片，包括：硬质合金基体，以及设置于所述硬质合金基体一侧的至少两层复合材料层；所述复合材料层的组份包括金刚石微粉。

4、所述的抗冲击型复合片，其中，所述复合材料层的组份还包括碳化钨和粘接剂中的一种或两种。

5、所述的抗冲击型复合片，其中，所述复合材料层中，按质量百分比计包括：金刚石微粉10wt％-100wt％、碳化钨0wt％-90wt％、粘接剂0wt％-20wt％。

6、所述的抗冲击型复合片，其中，所述金刚石微粉的粒径为2μm-50μm；所述碳化钨的粒径为0.5μm-10μm。

7、所述的抗冲击型复合片，其中，所述粘接剂选自铁、钴、镍中的一种或其中至少两种的合金。

8、所述的抗冲击型复合片，其中，远离所述硬质合金基体的复合材料层中的金刚石微粉占比向靠近所述硬质合金基体的复合材料层中的金刚石微粉占比依次减小，远离所述硬质合金基体的复合材料层中的碳化钨占比向靠近所述硬质合金基体的复合材料层中的碳化钨占比依次增加。

9、一种抗冲击型复合片的制备方法，包括步骤：

10、将金刚石微粉、碳化钨和粘接剂按照不同配比进行混合，得到对应各层复合材料层的多组混合料；

11、依次将各组混合料和硬质合金基体放入金属杯中，得到金属杯组装件；

12、对所述金属杯组装件进行真空热处理，得到前驱体；

13、对所述前驱体进行烧结处理，得到抗冲击型复合片。

14、所述的抗冲击型复合片的制备方法，其中，所述真空热处理的温度为400℃-800℃，所述真空热处理的时间为1h-10h。

15、所述的抗冲击型复合片的制备方法，其中，所述烧结处理的压力为5gpa-10gpa，所述烧结处理的温度为1300℃-1800℃，所述烧结处理的时间为2min-60min。

16、有益效果：本发明提供一种抗冲击型复合片及其制备方法，抗冲击型复合片包括：硬质合金基体，以及设置于所述硬质合金基体一侧的至少两层复合材料层；所述复合材料层的组份包括金刚石微粉。本发明通过设置至少两层复合材料层，相比传统的聚晶金刚石复合片，所述复合材料层和硬质合金基体之间的物理性质更为接近，可以有效地降低了材料结合后的残余应力，提高复合片的抗冲击性能。

技术特征：

1.一种抗冲击型复合片，其特征在于，包括：硬质合金基体，以及设置于所述硬质合金基体一侧的至少两层复合材料层；所述复合材料层的组份包括金刚石微粉。

2.根据权利要求1所述的抗冲击型复合片，其特征在于，所述复合材料层的组份还包括碳化钨和粘接剂中的一种或两种。

3.根据权利要求2所述的抗冲击型复合片，其特征在于，所述复合材料层中，按质量百分比计包括：金刚石微粉10wt％-100wt％、碳化钨0wt％-90wt％、粘接剂0wt％-20wt％。

4.根据权利要求2所述的抗冲击型复合片，其特征在于，所述金刚石微粉的粒径为2μm-50μm；所述碳化钨的粒径为0.5μm-10μm。

5.根据权利要求2所述的抗冲击型复合片，其特征在于，所述粘接剂选自铁、钴、镍中的一种或其中至少两种的合金。

6.根据权利要求2所述的抗冲击型复合片，其特征在于，远离所述硬质合金基体的复合材料层中的金刚石微粉占比向靠近所述硬质合金基体的复合材料层中的金刚石微粉占比依次减小，远离所述硬质合金基体的复合材料层中的碳化钨占比向靠近所述硬质合金基体的复合材料层中的碳化钨占比依次增加。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的抗冲击型复合片的制备方法，其特征在于，包括步骤：

8.根据权利要求7所述的抗冲击型复合片的制备方法，其特征在于，所述真空热处理的温度为400℃-800℃，所述真空热处理的时间为1h-10h。

9.根据权利要求7所述的抗冲击型复合片的制备方法，其特征在于，所述烧结处理的压力为5gpa-10gpa，所述烧结处理的温度为1300℃-1800℃，所述烧结处理的时间为2min-60min。

技术总结本发明涉及超硬材料技术领域，尤其涉及一种抗冲击型复合片及其制备方法，抗冲击型复合片包括：硬质合金基体，以及设置于所述硬质合金基体一侧的至少两层复合材料层；所述复合材料层的组份包括金刚石微粉。本发明通过设置至少两层复合材料层，相比传统的聚晶金刚石复合片，所述复合材料层和硬质合金基体之间的物理性质更为接近，可以有效地降低材料结合后的残余应力，提高复合片的抗冲击性能。技术研发人员：刘柏枢,袁晓健,郭大萌,刘维受保护的技术使用者：深圳市海明润超硬材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18