[发明专利]用纤维材料加强的热稳定聚晶超硬材料

权利要求书

1.聚晶金刚石结构，包含：

具有热稳定金刚石胎体的金刚石体，所述热稳定金刚石胎体包含结合在一起的金刚石晶体，其中所述金刚石胎体具有至少99％的金刚石体积含量；以及

多个延伸穿过所述热稳定金刚石胎体的纤维。

2.根据权利要求1所述的聚晶金刚石结构，其中所述纤维所具有的断裂应变大于所述金刚石晶体的断裂应变。

3.根据权利要求1所述的聚晶金刚石结构，其中所述纤维包括碳化硅、氧化铝、蓝宝石或硅酸铝镁。

4.根据权利要求1所述的聚晶金刚石结构，其中所述纤维在所述热稳定金刚石胎体中在预定的排列方向上定向。

5.根据权利要求1所述的聚晶金刚石结构，其中所述纤维在所述热稳定金刚石胎体中随机定向。

6.根据权利要求1所述的聚晶金刚石结构，其中所述金刚石晶体在700℃以上是热稳定的。

7.根据权利要求1所述的聚晶金刚石结构，其中所述纤维包含涂层，所述涂层在所述纤维和所述金刚石晶体之间提供比所述金刚石胎体脆弱的连接面。

8.根据权利要求7所述的聚晶金刚石结构，其中所述涂层包含氧化物、碳化物或硅化物材料。

9.根据权利要求1所述的聚晶金刚石结构，其中所述多个纤维占所述金刚石体的约5体积％-30体积％。

10.根据权利要求9所述的聚晶金刚石结构，其中所述热稳定金刚石胎体占所述金刚石体中剩下的70体积％-95体积％。

11.剪切式切割器，包含权利要求1所述的聚晶金刚石结构，所述聚晶金刚石结构直接或间接地结合至基体。

12.刮刀钻头，包含安装在其上的具有权利要求9所述的剪切式切割器的体。

13.形成纤维加强的热稳定聚晶金刚石结构的方法，包括：

提供纤维胎体；

将所述纤维胎体用石墨渗透；以及

在不使用催化剂材料的情况下，在超高的温度和压力下HPHT烧结所述石墨和所述纤维胎体。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述HPHT烧结包括将石墨通过相变转化为聚晶金刚石。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述超高的温度和压力包括约1800-2500℃的温度和约100-160千巴的压力。

16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在渗透之前使所述纤维在预定排列方向上定向。

17.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在渗透之前使所述纤维随机定向。

18.聚晶金刚石结构，包含：

具有金刚石胎体的金刚石体，所述金刚石胎体包含结合在一起的金刚石晶体和位于所述金刚石晶体之间的间隙空间，并且包含布置于所述间隙空间中的碳酸盐催化剂；以及

多个延伸穿过所述金刚石胎体的纤维。

19.根据权利要求18所述的金刚石结构，其中所述纤维在所述金刚石体中的堆叠层中定向。

20.剪切式切割器，包含权利要求18所述的聚晶金刚石结构，所述聚晶金刚石结构直接或间接地结合至基体。

21.刮刀钻头，包含具有安装在其上的权利要求18所述的剪切式切割器的体。