人造金刚石聚晶磨耗比与磁性关系的研究

采用不同的烧结工艺在高温高压下烧结出三批金刚石聚晶，然后采用WCF-2多用磁性分析仪和JS71-A型磨耗比测定仪对人造金刚石聚晶的磁性与磨耗比进行测量，并且分析了不同的烧结工艺和粘结剂和对聚晶磁性和磨耗比的影响。结果表明：人造金刚石聚晶的磨耗比与磁性之间存在着一定的关系，即一定的烧结条件下聚晶的磁性愈强反而它的磨耗比愈小。这样通过测量人造金刚石聚晶的磁化率可以对其进行初步分类，可以避免传统的有损检测，是一种可行的检测方法。     

梯度聚晶金刚石复合材料的开发

应用粉末层铺法制备梯度聚晶金刚石复合片材料，并通过SEM、XRD、显微硬度等对该材料进行组织与性能分析。结果表明，在以钴作粘结剂的聚晶金刚石层中金刚石相实现了D-D结合，通过梯度过渡层与硬质合金基体结合既保证了聚晶金刚石的硬度，又改善了界面的结合状况，从而提高了聚晶金刚石复合片的性能和使用寿命。     

PCD刀具加工强化复合地板中磨损行为的断裂力学研究

本文首先利用断裂力学的理论，分析了聚晶金刚石刀具切削过程中的沿晶和解理两种磨损特征及其形成过程。通过采用SYNDITE聚晶金刚石刀具对Al2O3颗粒表层强化复合地板的切削加工实验，验证了理论分析的正确性。研究表明聚晶金刚石刀具铣削Al2O3表层强化复合地板的过程中，刀具的磨损特征主要由沿晶磨损和解理磨损组成。并且，理论和实验结果表明刀具的磨损特征受到金刚石晶粒尺寸的影响。粗粒度聚晶金刚石易产生解理磨损形貌，细粒度的聚晶金刚石易产生沿晶磨损形貌。同时，研究表明微观裂纹特征对聚晶金刚石刀具的磨损起着重要的作用。     

聚晶烧结扩孔器工艺的几点改进

聚晶人造金刚石扩孔器是金刚石小口径地质勘探的必备工具。它是以小直径人造聚晶金刚石为切磨材料，采用无压浸渍法制造的一种金刚石辅助钻具。无压浸渍法制造扩孔器是粉末冶金的一种形式，它是将给定量的骨架粉末装入粘有聚晶的扩孔器模具中，经过适当敲振     

金刚石微粉烧结中的一些特征

平均粒度为28/20μm的金刚石微粉在6.0GPa和8.0Gpa的高压下,在不同的烧结时间中于1600℃、1700℃和1800℃的温度下烧结,目的在于获得达到强度要求的聚晶压坯。采用直径为13.5mm的环凹状顶锤形高压装置进行试验。观察到样品直径4.5mm、高5.0mm。描绘出在上述烧结条件下聚晶金刚石密度与工艺周期的关系曲线。采用X-射线衍射研究了粉末固结的动力学,以证实烧结过程中发生的金刚石(331)面增大和结构变化的关系。另一个目的是研究在烧结参数的作用下金刚石的石墨化动力学。结论是除固结机理外,局部剪切机理也在起作用。金刚石微粉烧结中的一些…     

PDC材料超高压烧结中聚晶金刚石晶粒异常生长及其抑制机制研究

通过非正常工艺条件下的PDC材料高压合成实验,考察了烧结温度、保温时间以及不同的金属添加剂对PDCS材料烧结过程中金刚石聚晶晶粒异常生长行为的影响,发现添加Fe-Ti（Zr）金属系统对烧结过程中晶粒异常生长有明显有抑制作用,并认为其抑制作用的实质就是控制金刚石从金属-碳熔体中的重结晶速率。     

钛硅结合剂聚晶烧结工艺条件研究

本文探讨了钛硅结合剂聚晶烧结工艺条件，发现钛硅结合剂聚晶烧结必须在钛熔点和钛熔点以上温度进行。在霍尔纯金刚石烧结条件图上，勾划出了实用的钛硅结合剂聚晶烧结工艺条件曲线。     

成品线拉丝模用聚晶烧结体的研制

本系统地概述了成品线拉丝模用聚晶烧结体的研制过程及方法，重点论述了成线拉丝模聚晶性能的影响因素，强调了屏蔽材料，微量元素和扩散源在其制造过程中的重要性，并利用SEM对样品断口形貌进行了观察，从其性能分析和小批量试验论证了该拉丝模聚晶可以用作成品线模模芯并可取代天然金刚石在这一领域的应用前景。     

用浸渍法制取金刚石复合片

金刚石聚晶材料,因其具有很高的硬度和耐磨性,被广泛用于制作钻头、切削、修整、石材加工等工具.金刚石聚晶材料是在金刚石热力学稳定区的温度、压力下,在高压装置中由金刚石粉末烧结制成.金刚石聚晶的制造,有用仅仅将金刚石粉末烧结的方法,也有用将金刚石与金属烧结活化剂混合物烧结的方法,还有用浸渍的方法.金刚石复合片是以硬质合金衬底的液相浸渍金刚石层的方式制成,像Stratapax(G.E.公司)这和复合片中,除了浸渍相外,不含有金属烧结活化剂.乌克兰在制造金刚石复合片时,使用镍作金刚石层的添加剂,以活化烧结过程.     

聚晶金刚石复合体的主要性能研究状况

主要从衡量聚晶金刚石复合体PDC质量好坏的三大指标--耐磨性、耐热性、抗冲击韧性着手,在国内外学者对PDC性能较完整的测试和研究结果的基础上,综述了聚晶金刚石复合体的性能及其影响因素,着重对PDC表面石墨化、氧化现象、粘接剂的选择、界面形态的改进、粒度范围、组装程序、烧结工艺等作了概述,概括了几种典型聚晶金刚石复合体机械性能,为金刚石复合片的合成工艺及其工业应用提供一些参考.     

用铁基烧结助剂制备金刚石聚晶的研究

通过高温高压下金刚石再生长烧结方法，采用细粒度金刚石微粉作原料，铁基金属微粉作烧结助剂，在六面顶超高压设备上进行了金刚石聚晶的制备。研究了铁基金属和金刚石微粉体系再生长烧结的温度压力条件，并通过高倍光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X—ray衍射、Raman光谱等测试手段对金刚石聚晶样品进行了内部成分和微观形貌分析。研究结果表明，在5．8GPa，1550℃条件下制备的PCD材料内部比较均匀致密。X—ray衍射和Raman光谱测试结果表明，在更高的温度条件下制备的样品内部有少量的石墨化。另外，样品内部还有部分碳化铁的存在。因此，我们认为，用Fe基烧结助剂制备的PCD材料内部除存在金刚石的自成键外，还有金刚石与金刚石之间通过铁碳键把金刚石烧结在一起的一种机制。     

合成温度对聚晶金刚石的影响

本文利用六面顶压机,在高温高压条件下进行了合成聚晶金刚石的实验。研究了合成温度对聚晶金刚石晶粒大小和黏结剂分布的影响。用扫描电子显微镜观察了相同压力、不同合成温度条件下合成出的聚晶金刚石的断口形貌。结果表明,合成温度高时(1 650℃),晶粒尺寸稍小,金属黏结剂分布均匀;合成温度低时(1 590℃),晶粒尺寸稍大,金属黏结剂分布不均匀。这可能是因为,当温度高时,金刚石生长驱动力小,生长速度稍慢,在相同时间条件下,晶粒尺寸稍小。同时温度稍高,黏结剂流动性增强,更有利于其均匀分布。     

多孔含硼金刚石多晶体的制备与结构研究

本文介绍了一种多孔含硼金刚石多晶体的制备方法.以含硼金刚石微粉为原料,Co合金为粘结剂,高温高压烧结制备D-D键合的金刚石多晶烧结体.烧结体经强酸处理,蚀出残余的金属,得到多孔含硼金刚石多晶体.实验结果表明:温度在金刚石-钴共熔温度以上,压力在6.0GPa左右,粒度在W20～W28之间,金属含量在14～16vol%范周内,易于获得D-D键合的多孔金刚石烧结体.保温较短时,金刚石烧结不充分,晶粒结合松散,得到的多孔材料孔径较大,但烧结体强度很低.延长保温时间,烧结充分,致密性增加,但孔径减小.     

生长型聚晶金刚石晶界物相对热稳定性影响

生长型聚晶金刚石热稳定性低是阻碍其进入钻探实用的主要原因,生长型聚晶金刚石品间残余Co存在是热稳定性低主要原因,现有强酸处理去Co工艺存在较多缺陷。本文分析国内外聚晶热稳定性与晶界物相关系,发现晶界物相成分及结构即Co存在状态是影响生长型聚晶金刚石热稳定性关键,通过降低进入聚晶金属Co含量和添加适量Ti、W元素改变Co存在状态,在扩散生长同时生成新的固溶体——硬质合金,即TiC—Co,WC—TiC—Co固溶体,从而改变聚晶金刚石晶间显微组织中残留Co存在状态,提高热稳定性,其热稳定性可达到1473K,并对Ti．W元素合理添加鼍进行分析研究,分析测试证明聚晶金刚石晶粒之间是D—D键错综连接形成多孔网状结构。     

不同湿度环境下镀钛金刚石烧结聚晶金刚石的摩擦学性能*

聚晶金刚石（Polycrystalline diamond, PCD）机具在钻探破岩与切削过程中服役于边界润滑环境，湿度条件是影响其摩擦磨损性能及切削钻进效率的重要因素。采用磁控溅射技术在金刚石微粉表面沉积厚度为~500 nm 的钛薄膜，并选用镀钛金刚石微粉为原料烧结聚晶金刚石（Ti-polycrystalline diamond, Ti-PCD）。研究了 Ti-PCD 在 5%~50%相对湿度（Relative humidity, RH）条件下对磨氮化硅的摩擦磨损性能，利用 SEM、XRD、AES 等表征镀钛金刚石微粉和 Ti-PCD 的微观组织、表面形貌及相结构。采用光学显微镜、白光三维形貌仪、拉曼光谱仪分析 Ti-PCD 和氮化硅球的磨损形貌。结果表明，Ti-PCD 中金刚石晶粒与粘结剂钴界面处形成碳化钛过渡层。在相对湿度为 5%~50% RH 条件下，氮化硅磨斑处的碳质转移膜是影响 Ti-PCD 稳态摩擦因数的主要原因。5% RH 干燥环境下，摩擦滑移过程中碳原子重杂化过程形成连续均匀的碳质转移膜，获得超低的稳态摩擦因数 0.034。Ti-PCD 表面相对较疏水，水分子钝化作用减弱，有助于形成具有减摩作用的碳质转移膜，致使湿度环境下的稳态摩擦因数比传统 PCD 降低~30%。Ti-PCD 磨损在 5%~50% RH 湿度范围内逐渐减轻。Ti-PCD 中的碳化钛相发挥结合桥作用，利用界面效应强化粘结剂钴和金刚石的界面结合，抑制摩擦滑移过程中的金刚石颗粒剥落，提高 Ti-PCD 的耐磨性。应用金刚石微粉表面涂层技术制备减摩 Ti-PCD，从界面结合和补强增韧方面强化金刚石与粘结剂钴的界面状态，对设计制造高效长寿钻探机具有重要的研究意义。     

烧结金刚石聚晶体的表面金属化

本文分析了烧结金刚石聚晶体的表面形貌,它是由不同粒度(5～50μm)的金刚石、少量金属粘结剂及反应生成的碳化物组成,表面很粗糙。作者运用所发明的“金刚石表面金属化技术”,结合聚晶体表面特征、研制成功与聚晶体表面有界面反应、结合紧密的金属化表层,层厚3～10μm。该层有良好的可焊性,可以施加常规的锡焊、银焊和铜焊,并与一般金属粉末有良好的烧结性。     

纳米金刚石聚晶的合成与性能综述

传统多晶金刚石聚晶（polycrystalline diamond，PCD）已在机械加工和矿物勘探等领域广泛应用，但其所使用的结合剂或烧结助剂严重弱化PCD性能，限制其应用。新型无黏结剂纳米金刚石聚晶（nano-polycrystalline diamond，NPD）具有细小的晶粒尺寸和高强度的金刚石晶粒界面，其性能已全面超越传统的PCD和金刚石单晶，在硬质材料高精加工等领域有巨大的优势和广阔的前景。本文概述NPD的合成和性能，并介绍使用不同的碳前驱物在高温高压下制备NPD的方法和技术，其中重点介绍石墨和碳纳米葱（carbon onions）在高温高压下直接转变成NPD的技术，为进一步研究及应用提供参考。      

真空液相活化烧结对金刚石孕镶体性能的影响

本文研究金刚石刀头真空热压烧结与普通热压烧结的烧结成型及结合性能。通过真空烧结采用含有强碳化物形成元素的低熔点预合金粉末作为粘结相，采用三点弯曲试验测试了普通热压烧结与真空液相活化烧结试样的抗弯强度，用SEM观察了断口金刚石表面的界面反应。结果表明，采用真空液相活化烧结使得钛元素在金刚石表面聚集，与碳原子形成碳化钛，提高了金刚石与基体金属的结合力以及基体自身的强度。切割实验表明真空液相活化烧结刀头锋利度及寿命明显提高。     

金刚石与Co—Si合金的固相连接

分析了金刚石复合片中金刚石颗粒与粘结剂Ｃｏ－Ｓｉ合金之间的连接行为。通过扫描电镜、电子探针及Ｘ射线衍射分析，结果表明：在一定条件下，金刚石颗粒周围Ｓｉ元素偏聚；金刚石颗粒与结合剂之产是有效生化合物ＳｉＣ存在；烧结时间是影响ＳｉＣ生成的主要因素之一。     

含硼聚晶金刚石复合片(B-PDC)的研究

利用国产六面顶压机,在高温高压的条件下,采用黏结剂Co熔渗催化方法合成含硼聚晶金刚石复合片。对加入不同体积分数的含硼金刚石合成的样品进行性能测试,最后对样品的性能测试结果进行讨论分析,并对聚晶金刚石层微观结构做了扫描电镜观察和XRD物相分析。结果表明:样品的抗冲击韧性和耐热性比普通金刚石复合片有显著提高,当添加含硼金刚石微粉体积分数为2a%～3a%时综合性能最好。