[发明专利]聚晶金刚石复合片、形成聚晶金刚石的方法以及钻地工具

权利要求书

1.一种聚晶金刚石复合片，所述聚晶金刚石复合片包含：

聚晶金刚石材料，所述聚晶金刚石材料包含多个金刚石晶粒，所述多个金刚石晶粒通过晶间键而彼此键合；以及

金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相，所述金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相设置于所述相互键合的金刚石晶粒之间的间隙空间内，所述金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相包含VIII族金属、铝和稳定剂，其中所述金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相在结构上是有序的，其中所述金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相对聚晶金刚石材料的相互键合的金刚石晶粒之间的晶间键的形成无催化作用。

2.如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其中所述稳定剂包括选自由以下组成的组的材料：钛、镍、钨和碳。

3.如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其中所述金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相包括通过所述稳定剂稳定的亚稳Co₃Al相。

4.如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其中所述金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相包括通过所述稳定剂稳定的亚稳(Co_xNi_3-x)Al相。

5.如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其中所述稳定剂包括碳。

6.如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其中所述金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相展现出有序的面心立方结构。

7.如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其中所述聚晶金刚石材料设置于包含所述VIII族金属的基底之上。

8.如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其中所述聚晶金刚石材料基本上不含元素铁、钴和镍。

9.如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其中所述金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相包括具有按重量计少于13％Co的亚稳Co_xAl_y相。

10.如权利要求1所述的聚晶金刚石复合片，其中所述金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相包括具有少于50mol％Al的亚稳Co_xAl_y相。

11.一种聚晶金刚石复合片，所述聚晶金刚石复合片包含：

聚晶金刚石材料，所述聚晶金刚石材料包含多个金刚石晶粒，所述多个金刚石晶粒通过晶间键而彼此键合；以及

金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相，所述金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相设置于所述相互键合的金刚石晶粒之间的间隙空间内，所述金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相包含VIII族金属、铝和稳定剂，其中所述金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相在结构上是无序的。

12.一种钻地工具，所述钻地工具包括：

钻头主体；以及

如权利要求1至11中任一项所述的聚晶金刚石复合片，所述聚晶金刚石复合片固定至所述钻头主体。

13.一种形成聚晶金刚石的方法，所述方法包括：

在包含VIII族金属和铝的金属材料存在的情况下使金刚石颗粒经受至少4.5GPa的压力和至少1,000℃的温度以在相邻的金刚石颗粒之间形成晶间键；

将所述金刚石颗粒和所述金属材料冷却到低于有序-无序转变温度的温度；以及

形成与所述金刚石颗粒相邻的有序的金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相，所述有序的金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相包含所述VIII族金属、铝和稳定剂，其中所述金属间伽马撇(γ′)或κ-碳化物相对相邻的金刚石颗粒之间的晶间键的形成无催化作用。