[发明专利]超硬构造及其制造方法

权利要求书

1.超硬多晶构造，其包括多晶超硬材料主体，所述多晶超硬材料主体由下述形成：

大量超硬晶粒，其显示出粒间结合并在其间限定出多个间隙区域，所述超硬晶粒具有相关的平均自由程；

非超硬相，其至少部分填充多个所述间隙区域，并具有相关的平均自由程；

其中：

所述超硬晶粒的平均粒径小于或等于25微米；以及

当以1000的放大率用图像分析技术测量时，与所述非超硬相相关的平均自由程的标准偏差和与所述非超硬相相关的平均自由程的平均值的比例大于或等于80％。

2.根据权利要求1所述的超硬多晶构造，其中所述超硬晶粒包含天然和/或合成的金刚石晶粒，所述超硬多晶构造形成多晶金刚石构造。

3.根据前述权利要求中任一项所述的超硬多晶构造，其中所述非超硬相包含粘合剂相。

4.根据权利要求3所述的超硬多晶构造，其中所述粘合剂相包含钴，和/或一种或多种其它铁族元素如铁或镍或其合金，和/或元素周期表中IV-VI族金属的一种或多种碳化物、氮化物、硼化物和氧化物。

5.根据前述权利要求中任一项所述的超硬多晶构造，进一步包含沿界面结合到所述多晶材料主体的烧结碳化物基底。

6.根据权利要求5所述的超硬多晶构造，其中所述烧结碳化物基底包含通过粘合剂材料结合在一起的碳化钨颗粒，所述粘合剂材料包含Co、Ni和Cr的合金。

7.根据权利要求6所述的超硬多晶构造，其中所述碳化钨颗粒形成所述基底的至少70wt％和至多95wt％；所述粘合剂材料包含约10-50wt％的Ni、约0.1至10wt％的Cr，其余重量百分比包含Co；且其中所述烧结碳化物基底中所述碳化钨颗粒的尺寸分布具有以下特征：

少于17％的所述碳化物颗粒的粒径等于或小于约0.3微米；

约20-28％的所述碳化钨颗粒的粒径为约0.3-0.5微米；

约42-56％的所述碳化钨颗粒的粒径为约0.5-1微米；

少于约12％的所述碳化钨颗粒大于1微米；以及

所述碳化钨颗粒的平均粒径为约0.6±0.2微米。

8.根据权利要求7所述的超硬多晶构造，其中所述粘合剂还包含约2-20wt％的钨和约0.1-2wt％的碳。

9.根据前述权利要求中任一项所述的超硬多晶构造，其中所述超硬晶粒的平均粒径为约8-20微米。

10.根据前述权利要求中任一项所述的超硬多晶构造，其中当以1000的放大率用图像分析技术测量时，与所述非超硬相相关的平均自由程的标准偏差和与所述非超硬相相关的平均自由程的平均值的比例小于150％。

11.根据前述权利要求中任一项所述的超硬多晶构造，其中当以1000的放大率用图像分析技术测量时，与所述非超硬相相关的平均自由程的标准偏差和与所述非超硬相相关的平均自由程的平均值的比例小于120％。

12.根据前述权利要求中任一项所述的超硬多晶构造，其中所述多晶超硬材料主体包含第一区域和与所述第一区域相邻的第二区域，所述第二区域通过超硬材料晶粒的交互生长结合至所述第一区域；所述第一区域包含多个交替层，每一层的厚度范围为约5-300微米；所述第二区域包含多个层，所述第二区域中的一个或多个层的厚度大于所述第一区域中的单个层的厚度，其中：

所述第一区域中的交替层包含第一层，其与第二层交替，所述第一层处于残余压应力状态，而所述第二层是处于残余张应力状态；以及

所述第一或第二区域中的一个或多个层包含：

大量超硬晶粒，其显示出粒间结合并在其间限定出多个间隙区域；和

非超硬相，其至少部分填充多个所述间隙区域，并具有相关的平均自由程；当以1000的放大率用图像分析技术测量时，与所述非超硬相相关的平均自由程的标准偏差和与所述非超硬相相关的平均自由程的平均值的比例大于或等于80％。

13.根据权利要求12所述的超硬多晶构造，其中所述第一区域中的每个层的厚度范围为约30-300微米或约30-200微米。

14.根据权利要求12或13所述的超硬多晶构造，其中所述第二区域中的所述层的厚度为大于约200微米。