[实用新型]一种结构稳定的聚晶金刚石复合片

说明书

技术领域

本实用新型涉及超硬复合材料领域，具体是一种结构稳定的聚晶金刚石复合片。

背景技术

随着制造科学技术的迅速发展，各种新型材料、功能材料及复合材料不断涌现，其应用领域不断扩大，所产生的经济和社会效益也显著增加。聚晶金刚石复合片是由聚晶金刚石层与硬质合金层在高温高压下烧结而成的超硬复合材料，作为一种重要的工具材料，聚晶金刚石复合片不仅具有极高的硬度和耐磨性，而且也具有极高的抗冲击性和热稳定性，因此，聚晶金刚石复合片成为石油、天然气和地质钻探的关键材料。

聚晶金刚石复合片应用在钻头上时，其是钻头上的主要工作部件，因此，其性能的好坏直接决定了油气地质钻探的效率，所以如何提高聚晶金刚石复合片的综合性能就成为人们主要研发的方向，而设计出合理的界面形状对提高聚晶金刚石复合片的综合性能有着非常大的作用。众所周知，金刚石和硬质合金是两种截然不同的材料，两者物理、化学性能均相差很大，前者热膨胀系数很小，后者热膨胀系数很大，在高温高压合成聚晶金刚石复合片时，因为有快速升温和降温过程，所以在两种材料的界面结合处会有较大的应力存在，该应力为有害应力，其对聚晶金刚石复合片的综合性能损害极大，所以如何降低界面处的残余应力成为目前人们普遍关注的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了将聚晶金刚石层与硬质合金层烧结时能降低介面结合处应力，从而使得两者的结合强度高的一种结构稳定的聚晶金刚石复合片。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：一种结构稳定的聚晶金刚石复合片，包括硬质合金层和聚晶金刚石层，所述硬质合金层的上端面与聚晶金刚石层的下端面连接，所述硬质合金层的上端面设置有多个凸块，所述聚晶金刚石层构成有与凸块位置对应、大小匹配且数量相当的凹坑，所述凸块嵌入聚晶金刚石层的凹坑内且与凹坑形成过盈配合。本实用新型应用在钻头上时，聚晶金刚石层的上端面作为与外物的接触面。

所述硬质合金层和凸块集成为一体。本实用新型将硬质合金层与凸块集成为一体，如此，本实用新型在受到外力冲击时，凸块也不会从硬质合金层上脱落，从而避免因凸块脱落而导致硬质合金层与聚晶金刚石层之间的连接结构不稳定。

所述凸块为上小下大的圆锥台形状。

所述硬质合金层与聚晶金刚石层连接后整体构成圆柱形状。本实用新型整体构成圆柱形状，如此将本实用新型应用在钻头上时，当本实用新型受到外力冲击时，本实用新型每个部位受力均匀，从而能避免本实用新型因各部位之间受力不均匀而导致硬质合金层与聚晶金刚石层分离。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的硬质合金层上端面设置有多个凸块，聚晶金刚石层构成有与凸块位置对应、大小匹配且数量相当的凹坑，凸块嵌入凹坑内并与凹坑形成过盈配合，如此，本实用新型在烧结的基础上更进一步的通过多点嵌位，从而降低了介面结合处的应力，加强了聚晶金刚石层与硬质合金层的连接结构，即增强了聚晶金刚石层与硬质合金层之间的结合强度。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为图1中硬质合金层的结构示意图。

附图中附图标记所对应的名称为：1、硬质合金层，2、聚晶金刚石层，3、凸块。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例：

如图1所示，一种结构稳定的聚晶金刚石复合片，包括硬质合金层1及设置在硬质合金层1上端面的聚晶金刚石层2，其中，硬质合金层1是以高硬度难熔金属碳化钨（WC)微米级粉末为主要成分，并以钴（Co）为粘结剂烧结而成，而聚晶金刚石层2则由金刚石微粉构成。为了使聚晶金刚石层2受到外力冲击时，其向硬质合金层1传递外力时传力均匀，硬质合金层1和聚晶金刚石层2均构成圆柱形状，且两者连接后整体构成圆柱形状。

硬质合金层1的上端面设置有多个凸块3，多个凸块3均与硬质合金层1集成为一体，即在烧结硬质合金层1时，在其上端面也烧结出凸块3，凸块3也是以高硬度难熔金属碳化钨（WC)微米级粉末为主要成分，并以钴（Co）为粘结剂烧结而成。多个凸块3均为上小下大的圆锥台形状，聚晶金刚石层2构成有多个凹坑，聚晶金刚石层2的凹坑与凸块3位置对应、大小匹配且数量相当，凸块3嵌入聚晶金刚石层2的凹坑内且与凹坑形成过盈配合。

如上所述，则能很好的实现本实用新型。