專利名稱：聚晶金剛石復合片基體的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及超硬復合材料領(lǐng)域，具體是聚晶金剛石復合片基體的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著制造科學技術(shù)的迅速發(fā)展，各種新型材料、功能材料及復合材料不斷涌現(xiàn)，其應用領(lǐng)域不斷擴大，所產(chǎn)生的經(jīng)濟和社會效益也顯著增加。聚晶金剛石復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)而成的超硬復合材料，作為一種重要的工具材料，聚晶金剛石復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。 聚晶金剛石復合片應用在鉆頭上時，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合片的綜合性能就成為人們主要研發(fā)的方向，而設(shè)計出合理的界面形狀對提高聚晶金剛石復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合片時，因為有快速升溫和降溫過程，所以在兩種材料的界面結(jié)合處會有較大的應力存在，該應力為有害應力，其對聚晶金剛石復合片的綜合性能損害極大，所以如何降低界面處的殘余應力成為目前人們普遍關(guān)注的問題。

實用新型內(nèi)容本實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)聚晶金剛石復合片時能降低介面結(jié)合處應力，從而增強與聚晶金剛石層之間結(jié)合強度的聚晶金剛石復合片基體的結(jié)構(gòu)。本實用新型的目的主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)聚晶金剛石復合片基體的結(jié)構(gòu)，包括硬質(zhì)合金層，所述硬質(zhì)合金層構(gòu)成圓柱狀，所述硬質(zhì)合金層上端面上凸構(gòu)成有凸起組，所述凸起組包括多個大小不同的環(huán)狀凸起，多個凸起的中心線均經(jīng)過硬質(zhì)合金層上端面的中心，相鄰兩個凸起之間構(gòu)成有環(huán)狀的溝槽。本實用新型在具體設(shè)置時，根據(jù)構(gòu)成的聚晶金剛石復合片的端面直徑合理設(shè)置凸起組中凸起的數(shù)量，即在聚晶金剛石復合片的端面直徑越大時，在具體設(shè)置時凸起組的凸起數(shù)量越多。為了適應通用聚晶金剛石復合片的需求，所述凸起組包括第一凸起和第二凸起，所述第一凸起設(shè)置在第二凸起內(nèi)環(huán)內(nèi)，所述第二凸起與硬質(zhì)合金層上端面邊緣之間的部分構(gòu)成環(huán)形平臺，所述第一凸起內(nèi)環(huán)側(cè)壁與硬質(zhì)合金層構(gòu)成有半球狀的凹坑。本實用新型通過在第一凸起內(nèi)環(huán)側(cè)壁與硬質(zhì)合金層構(gòu)成有凹坑，如此，更能增加本實用新型與聚晶金剛石層的接觸端面，而凹坑構(gòu)成半球狀，便于金剛石粉末流動。所述第一凸起和第二凸起均下大上小，第一凸起的頂部與其內(nèi)外側(cè)壁之間構(gòu)成平滑的過渡曲面，第二凸起的頂部與其內(nèi)外側(cè)壁之間構(gòu)成平滑的過渡曲面。本實用新型通過將第一凸起和第二凸起均設(shè)置為下大上小，且兩者的頂部與各自的內(nèi)外側(cè)壁之間構(gòu)成平滑的過渡曲面，如此，在與聚晶金剛石層進行燒結(jié)時，第一凸起和第二凸起與聚晶金剛石層接觸的端面平滑，這就更便于金剛石粉末流動。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果本實用新型的硬質(zhì)合金層上端面上凸構(gòu)成有多個大小不同的環(huán)狀凸起，相鄰兩個凸起之間構(gòu)成有環(huán)狀的溝槽，本實用新型與聚晶金剛石層進行燒結(jié)時，凸起及相鄰凸起之間的溝槽增加了本實用新型與聚晶金剛石層的結(jié)合面積，降低了介面結(jié)合處的應力，在硬質(zhì)合金層設(shè)置凸起與溝槽的結(jié)構(gòu)使本實用新型在與聚晶金剛石層燒結(jié)時因嵌位結(jié)構(gòu)復雜而連接更加牢固，從而增強了本實用新型與聚晶金剛石層之間的結(jié)合強度。

圖I為本實用新型實施例的剖視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為采用本實用新型實施例構(gòu)成的聚晶金剛石復合片的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中附圖標記所對應的名稱為1、硬質(zhì)合金層，2、聚晶金剛石層，3、第一凸起，
4、第二凸起。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例如圖I所示，聚晶金剛石復合片基體的結(jié)構(gòu)，包括硬質(zhì)合金層1，其中，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，其構(gòu)成圓柱狀。硬質(zhì)合金層I上端面上凸構(gòu)成有凸起組，凸起組包括多個大小不同的環(huán)狀凸起，多個凸起的中心線均經(jīng)過硬質(zhì)合金層I上端面的中心，即多個凸起的中心線與硬質(zhì)合金層I的中心線重合。多個凸起之間的位置關(guān)系為一個凸起內(nèi)環(huán)內(nèi)可能設(shè)置有另一個凸起，而其也可能位于第三個凸起的內(nèi)環(huán)內(nèi)，相鄰兩個凸起之間構(gòu)成有環(huán)狀的溝槽。作為優(yōu)選，凸起組包括第一凸起3和第二凸起4，第一凸起3和第二凸起4均下大上小，第一凸起3的頂部與其內(nèi)外側(cè)壁之間構(gòu)成平滑的過渡曲面，第二凸起4的頂部與其內(nèi)外側(cè)壁之間也構(gòu)成平滑的過渡曲面。第一凸起3設(shè)置在第二凸起4內(nèi)環(huán)內(nèi)，第二凸起4與硬質(zhì)合金層I上端面邊緣之間的部分構(gòu)成環(huán)形平臺，第一凸起3內(nèi)環(huán)之內(nèi)的硬質(zhì)合金層I部分構(gòu)成半球狀的凹坑。如圖2所示，聚晶金剛石復合片基體的結(jié)構(gòu)與聚晶金剛石層2集成為一體時，整體構(gòu)成圓柱狀的聚晶金剛石復合片，如此，將聚晶金剛石復合片應用在鉆頭上時，當聚晶金剛石復合片受到外力沖擊時，聚晶金剛石復合片每個部位受力均勻，從而能避免聚晶金剛石復合片因各部位之間受力不均勻而導致硬質(zhì)合金層I與聚晶金剛石層2分離。如上所述，則能很好的實現(xiàn)本實用新型。
權(quán)利要求1.聚晶金剛石復合片基體的結(jié)構(gòu)，其特征在于包括硬質(zhì)合金層(I)，所述硬質(zhì)合金層(I)構(gòu)成圓柱狀，所述硬質(zhì)合金層(I)上端面上凸構(gòu)成有凸起組，所述凸起組包括多個大小不同的環(huán)狀凸起，多個凸起的中心線均經(jīng)過硬質(zhì)合金層(I)上端面的中心，相鄰兩個凸起之間構(gòu)成有環(huán)狀的溝槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚晶金剛石復合片基體的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述凸起組包括第一凸起(3)和第二凸起(4)，所述第一凸起(3)設(shè)置在第二凸起(4)內(nèi)環(huán)內(nèi)，所述第二凸起(4)與硬質(zhì)合金層(I)上端面邊緣之間的部分構(gòu)成環(huán)形平臺，所述第一凸起(3)內(nèi)環(huán)側(cè)壁與硬質(zhì)合金層(I)構(gòu)成有半球狀的凹坑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚晶金剛石復合片基體的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一凸起(3)和第二凸起(4)均下大上小，第一凸起(3)的頂部與其內(nèi)外側(cè)壁之間構(gòu)成平滑的過渡曲面，第二凸起(4)的頂部與其內(nèi)外側(cè)壁之間構(gòu)成平滑的過渡曲面。
專利摘要本實用新型公開了聚晶金剛石復合片基體的結(jié)構(gòu)，包括硬質(zhì)合金層，硬質(zhì)合金層構(gòu)成圓柱狀，硬質(zhì)合金層上端面上凸構(gòu)成有凸起組，凸起組包括多個大小不同的環(huán)狀凸起，多個凸起的中心線均經(jīng)過硬質(zhì)合金層上端面的中心，相鄰兩個凸起之間構(gòu)成有環(huán)狀的溝槽。本實用新型采用上述結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)，且將本實用新型與聚晶金剛石層結(jié)合構(gòu)成聚晶金剛石復合片時，因有凸起和凸起之間溝槽的作用，本實用新型與硬質(zhì)合金層的介面結(jié)合處應力降低，結(jié)合強度高。
文檔編號E21B10/46GK202467671SQ20122012418
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