專利名稱：用于構(gòu)成聚晶金剛石復(fù)合片的基體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及超硬復(fù)合材料領(lǐng)域，具體是用于構(gòu)成聚晶金剛石復(fù)合片的基體。
背景技術(shù)：
隨著制造科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，各種新型材料、功能材料及復(fù)合材料不斷涌現(xiàn)，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和社會效益也顯著增加。聚晶金剛石復(fù)合片是由聚晶金剛石層與硬質(zhì)合金層在高溫高壓下燒結(jié)而成的超硬復(fù)合材料，作為一種重要的工具材料，聚晶金剛石復(fù)合片不僅具有極高的硬度和耐磨性，而且也具有極高的抗沖擊性和熱穩(wěn)定性，因此，聚晶金剛石復(fù)合片成為石油、天然氣和地質(zhì)鉆探的關(guān)鍵材料。聚晶金剛石復(fù)合片應(yīng)用在鉆頭上時(shí)，其是鉆頭上的主要工作部件，因此，其性能的好壞直接決定了油氣地質(zhì)鉆探的效率，所以如何提高聚晶金剛石復(fù)合片的綜合性能就成為 人們主要研發(fā)的方向，而設(shè)計(jì)出合理的界面形狀對提高聚晶金剛石復(fù)合片的綜合性能有著非常大的作用。眾所周知，金剛石和硬質(zhì)合金是兩種截然不同的材料，兩者物理、化學(xué)性能均相差很大，前者熱膨脹系數(shù)很小，后者熱膨脹系數(shù)很大，在高溫高壓合成聚晶金剛石復(fù)合片時(shí)，因?yàn)橛锌焖偕郎睾徒禍剡^程，所以在兩種材料的界面結(jié)合處會有較大的應(yīng)力存在，該應(yīng)力為有害應(yīng)力，其對聚晶金剛石復(fù)合片的綜合性能損害極大，所以如何降低界面處的殘余應(yīng)力成為目前人們普遍關(guān)注的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了在燒結(jié)聚晶金剛石復(fù)合片時(shí)能降低介面結(jié)合處應(yīng)力，從而增強(qiáng)與聚晶金剛石層之間結(jié)合強(qiáng)度的用于構(gòu)成聚晶金剛石復(fù)合片的基體。本實(shí)用新型的目的主要通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)用于構(gòu)成聚晶金剛石復(fù)合片的基體，包括圓柱狀的硬質(zhì)合金層，所述硬質(zhì)合金層上端面上凸構(gòu)成有中央凸起和齒環(huán)，所述中央凸起設(shè)置在硬質(zhì)合金層上端面的中央部位，所述齒環(huán)環(huán)繞中央凸起設(shè)置。所述齒環(huán)包括內(nèi)齒環(huán)、中齒環(huán)及外齒環(huán)，所述內(nèi)齒環(huán)靠近中央凸起，所述外齒環(huán)靠近硬質(zhì)合金層上端面的邊緣，所述中齒環(huán)設(shè)置在內(nèi)齒環(huán)與外齒環(huán)之間。.所述內(nèi)齒環(huán)、中齒環(huán)及外齒環(huán)均設(shè)置有多塊凸塊，每個(gè)齒環(huán)中相鄰的兩塊凸塊之間構(gòu)成有溝槽，且中齒環(huán)的凸塊正對內(nèi)齒環(huán)和外齒環(huán)的溝槽。本實(shí)用新型在具體設(shè)置時(shí)，因中齒環(huán)的凸塊正對內(nèi)齒環(huán)和外齒環(huán)的溝槽，則中齒環(huán)的溝槽正對內(nèi)齒環(huán)和外齒環(huán)的凸塊，如此，在本實(shí)用新型與聚晶金剛石層燒結(jié)后，內(nèi)齒環(huán)、中齒環(huán)及外齒環(huán)三者的凸塊對聚晶金剛石層進(jìn)行錯位嵌位，這就加強(qiáng)了聚晶金剛石層與本實(shí)用新型的連接結(jié)構(gòu)。所述內(nèi)齒環(huán)、中齒環(huán)及外齒環(huán)均設(shè)置有12塊凸塊。內(nèi)齒環(huán)、中齒環(huán)及外齒環(huán)三者環(huán)的大小不同，在三者凸塊數(shù)量相同的情況下，則構(gòu)成內(nèi)齒環(huán)、中齒環(huán)及外齒環(huán)的凸塊大小不同，即內(nèi)齒環(huán)、中齒環(huán)及外齒環(huán)三者的凸塊由小至大，同一齒環(huán)的凸塊大小相同。所述中央凸起構(gòu)成頂端為平滑曲面的圓臺狀。本實(shí)用新型將中央凸起設(shè)置為圓臺狀，且其上端端面構(gòu)成平滑的曲面，如此，在燒結(jié)時(shí)便于聚晶金剛石層的金剛石微粉的流動。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果本實(shí)用新型的硬質(zhì)合金層上端面上凸構(gòu)成有中央凸起和齒環(huán)，本實(shí)用新型與聚晶金剛石層進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，中央凸起和齒環(huán)增加了本實(shí)用新型與聚晶金剛石層的結(jié)合面積，降低了介面結(jié)合處的應(yīng)力，且中央凸起和齒環(huán)有利于聚晶金剛石層金剛石粉末流動，如此，本實(shí)用新型在與聚晶金剛石層燒結(jié)時(shí)連接更加牢固，從而增強(qiáng)了本實(shí)用新型與聚晶金剛石層之間的結(jié)合強(qiáng)度。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為采用本實(shí)用新型實(shí)施例構(gòu)成的聚晶金剛石復(fù)合片的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中附圖標(biāo)記所對應(yīng)的名稱為1、硬質(zhì)合金層，2、聚晶金剛石層，3、中央凸起， 4、內(nèi)齒環(huán),5、中齒環(huán),6、夕卜齒環(huán)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例如圖I所示，用于構(gòu)成聚晶金剛石復(fù)合片的基體，包括硬質(zhì)合金層1，其中，硬質(zhì)合金層I構(gòu)成圓柱狀，硬質(zhì)合金層I是以高硬度難熔金屬碳化鎢(WC)微米級粉末為主要成分，并以鈷(Co)為粘結(jié)劑燒結(jié)而成。硬質(zhì)合金層I上端面上凸構(gòu)成有中央凸起3和齒環(huán)，中央凸起3設(shè)置在硬質(zhì)合金層I上端面的中央部位，中央凸起3構(gòu)成頂端為平滑曲面的圓臺狀；齒環(huán)包括內(nèi)齒環(huán)4、中齒環(huán)5及外齒環(huán)6，內(nèi)齒環(huán)4、中齒環(huán)5及外齒環(huán)6均環(huán)繞中央凸起3設(shè)置，內(nèi)齒環(huán)4靠近中央凸起3，外齒環(huán)6靠近硬質(zhì)合金層I上端面的邊緣，中齒環(huán)5設(shè)置在內(nèi)齒環(huán)4與外齒環(huán)6之間。內(nèi)齒環(huán)4、中齒環(huán)5及外齒環(huán)6均設(shè)置有多塊凸塊，凸塊構(gòu)成為內(nèi)齒環(huán)4、中齒環(huán)5及外齒環(huán)6的齒，每個(gè)齒環(huán)中相鄰的兩塊凸塊之間構(gòu)成有溝槽，且中齒環(huán)5的凸塊正對內(nèi)齒環(huán)4和外齒環(huán)6的溝槽。因內(nèi)齒環(huán)4、中齒環(huán)5及外齒環(huán)6三者設(shè)置的凸塊數(shù)量均為12塊，而內(nèi)齒環(huán)4、中齒環(huán)5及外齒環(huán)6三者構(gòu)成的環(huán)的大小由小到大，因此，內(nèi)齒環(huán)4、中齒環(huán)5及外齒環(huán)6三者的凸塊也由小至大，而相同齒環(huán)的凸塊的大小形狀相同。如圖2所示，用于構(gòu)成聚晶金剛石復(fù)合片的基體與聚晶金剛石層2集成為一體時(shí)，整體構(gòu)成圓柱狀的聚晶金剛石復(fù)合片，如此，將聚晶金剛石復(fù)合片應(yīng)用在鉆頭上時(shí)，當(dāng)聚晶金剛石復(fù)合片受到外力沖擊時(shí)，聚晶金剛石復(fù)合片每個(gè)部位受力均勻，從而能避免聚晶金剛石復(fù)合片因各部位之間受力不均勻而導(dǎo)致硬質(zhì)合金層I與聚晶金剛石層2分離。如上所述，則能很好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.用于構(gòu)成聚晶金剛石復(fù)合片的基體，其特征在于包括圓柱狀的硬質(zhì)合金層(1)，所述硬質(zhì)合金層(I)上端面上凸構(gòu)成有中央凸起(3)和齒環(huán)，所述中央凸起(3)設(shè)置在硬質(zhì)合金層(I)上端面的中央部位，所述齒環(huán)環(huán)繞中央凸起(3 )設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于構(gòu)成聚晶金剛石復(fù)合片的基體，其特征在于所述齒環(huán)包括內(nèi)齒環(huán)(4)、中齒環(huán)(5)及外齒環(huán)(6)，所述內(nèi)齒環(huán)(4)靠近中央凸起(3)，所述外齒環(huán)(6)靠近硬質(zhì)合金層(I)上端面的邊緣，所述中齒環(huán)(5)設(shè)置在內(nèi)齒環(huán)(4)與外齒環(huán)(6)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于構(gòu)成聚晶金剛石復(fù)合片的基體，其特征在于所述內(nèi)齒環(huán)(4)、中齒環(huán)(5)及外齒環(huán)(6)均設(shè)置有多塊凸塊，每個(gè)齒環(huán)中相鄰的兩塊凸塊之間構(gòu)成有溝槽，且中齒環(huán)(5)的凸塊正對內(nèi)齒環(huán)(4)和外齒環(huán)(6)的溝槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于構(gòu)成聚晶金剛石復(fù)合片的基體，其特征在于所述內(nèi)齒環(huán)(4)、中齒環(huán)(5)及外齒環(huán)(6)均設(shè)置有12塊凸塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4所述的任一種用于構(gòu)成聚晶金剛石復(fù)合片的基體，其特征在于所述中央凸起(3)構(gòu)成頂端為平滑曲面的圓臺狀。
專利摘要本實(shí)用新型公開了用于構(gòu)成聚晶金剛石復(fù)合片的基體，包括圓柱狀的硬質(zhì)合金層，硬質(zhì)合金層上端面上凸構(gòu)成有中央凸起和齒環(huán)，中央凸起設(shè)置在硬質(zhì)合金層上端面的中央部位，齒環(huán)環(huán)繞中央凸起設(shè)置。本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)簡單，便于實(shí)現(xiàn)，且將本實(shí)用新型與聚晶金剛石層結(jié)合構(gòu)成聚晶金剛石復(fù)合片時(shí)，本實(shí)用新型與硬質(zhì)合金層的介面結(jié)合處應(yīng)力降低，結(jié)合強(qiáng)度高。
文檔編號E21B10/46GK202467669SQ20122012417
公開日2012年10月3日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者賀端威 申請人:成都比拓超硬材料有限公司