金剛石復(fù)合片的性能檢測(cè)

　　金剛石復(fù)合片作為一種新型復(fù)合材料，發(fā)展歷史只有十幾年，具有極高的硬度、耐磨性和使用年限，底層一般為鎢鈷硬質(zhì)合金，韌性好，能很好地將聚晶金剛石支撐在表層，便于焊接到各種工具上。目前，國(guó)內(nèi)外多晶金剛石-硬質(zhì)合金復(fù)合板一般采用超高壓高溫?zé)Y(jié)制造，但其應(yīng)用范圍已發(fā)展到各行各業(yè)，廣泛應(yīng)用于地質(zhì)鉆探、有色金屬及合金切削、硬質(zhì)合金、石墨、塑料、橡膠、陶瓷及木材等。其表層是由不同金剛石尺寸的粉末燒結(jié)而成的多晶金剛石，相應(yīng)的性能測(cè)試方法也經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展的過程，隨著其應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，對(duì)其性能的要求也在不斷提高，測(cè)試的準(zhǔn)確性和有效性也逐漸成熟。

　　金剛石復(fù)合片之所以應(yīng)用如此廣泛，是因?yàn)樗哂衅渌牧蠠o可比擬的優(yōu)異性能。

　　1)高硬度和耐磨性。硬度遠(yuǎn)高于硬質(zhì)合金和工程陶瓷，硬度極高且各向同性，因此具有良好的耐磨性。復(fù)合板的硬度高達(dá)10，10 000 HV，是當(dāng)今世界人造材料中最硬的材料，復(fù)合板的磨損率為4 ~ 6萬(國(guó)外為8 ~ 12萬)。從20世紀(jì)90年代中期到現(xiàn)在，復(fù)合板的耐磨性一般通過磨損率來反映，80年代中期至90年代中期，復(fù)合板的磨損率為8 ~ 30萬(國(guó)外為10 ~ 50萬)。

　　2)熱穩(wěn)定性。復(fù)合板的熱穩(wěn)定性決定了其應(yīng)用范圍，是衡量PDC質(zhì)量的重要性能指標(biāo)之一，耐熱穩(wěn)定性是指復(fù)合板在大氣環(huán)境中(有氧氣存在)加熱到一定溫度時(shí)的熱穩(wěn)定性，其強(qiáng)度和磨損率相同，沖擊韌性變化不大。討論了冷卻后化學(xué)性能的穩(wěn)定性(金剛石碳化程度)、宏觀力學(xué)性能的變化以及對(duì)復(fù)合板界面結(jié)合堅(jiān)固性的影響。熱穩(wěn)定性的變化在750℃燒結(jié)后，國(guó)內(nèi)部分廠家產(chǎn)品的磨損率提高了5% ~20%，而部分廠家產(chǎn)品的磨損率下降，抗沖擊性能下降，這是由于各單位采用的配方和工藝不同。

　　3)沖擊韌性。鉆頭的PDC受到很大沖擊。PDC的抗沖擊性能反映了復(fù)合板的韌性和結(jié)合強(qiáng)度，在油氣鉆井作業(yè)中被廣泛用作切削工具，鉆孔時(shí)，復(fù)合板的沖擊韌性為100~200 J(國(guó)外為200 ~ 300J);從90年代中期到現(xiàn)在，是一個(gè)綜合指標(biāo)，也是決定其使用性能的關(guān)鍵。由于軸向力和水平切削力、鉆頭與孔壁摩擦、鉆柱彎曲、孔底不平整、殘留巖粉、鉆頭振動(dòng)等因素的協(xié)同作用，20世紀(jì)80年代中期和90年代沖擊韌性為200~400 J(國(guó)外高于400 J)。