3的軸部55的下表面58與基體42中的孔眼51的下表面52間隔開。隨后，將熱穩(wěn)定P⑶41、緊固構件43和基體42放置到壓機中(例如，六面頂壓機、壓帶機、環(huán)狀壓機等)，以及然后執(zhí)行第二 HPHT工藝以用緊固構件43機械地將熱穩(wěn)定P⑶體41固定至基體42。在第二 HPHT工藝之后，緊固構件43的底表面57和緊固構件43的下表面58分別鄰接表面44、52。在一個實施例中，可以在范圍在大約5.5GPa與7GPa之間的壓力和范圍在大約1300°C和1550°C之間的溫度下執(zhí)行第二 HPHT工藝。在另一實施例中，可以在大約5GPa下執(zhí)行第二 HPHT工藝。
[0044]在第二 HPHT工藝期間，緊固構件43變得易延展，并且易于從較高的壓力區(qū)域流向較低的壓力區(qū)域。在一個實施例中，銷43的軸55能夠在該壓力下徑向地膨脹并且分別流入熱穩(wěn)定K?體41和基體42中的孔眼48、51中。以這種方式，第二 HPHT工藝使得緊固構件43與基體42之間在軸55和基體42中的孔眼51之間的界面處產(chǎn)生冶金結合。具體地講，在軸55的外表面與基體42中的孔眼51的側壁53之間以及在軸55的下表面58與基體42中的孔眼51的下表面52之間形成冶金結合。根據(jù)第二 HPHT工藝的條件，冶金結合還可以形成在熱穩(wěn)定PCD體41與緊固構件43之間的界面處。在一個實施例中，碳化物緊固構件43在第二 HPHT工藝期間變得易延展，并且緊固構件43的一部分滲入到熱穩(wěn)定P⑶體41的結合的金剛石晶體之間的空隙區(qū)域中。在一個或多個實施例中，緊固構件43的鈷結合劑基質(zhì)在第二 HPHT工藝期間進入液態(tài)并且浸漬或滲入到設置在PCD體41的結合的金剛石晶體之間的空隙區(qū)域中，由此在緊固構件43與PCD體41之間形成冶金結合。此外，在一個實施例中，結合可以沿相應的界面表面45、50形成在熱穩(wěn)定PCD體41與碳化物基體42之間。因此，形成在緊固構件43與基體42之間的結合機械地將熱穩(wěn)定PCD體41固定至基體42。此外，靠著熱穩(wěn)定PCD體41的工作面44的緊固構件43的頭部54提供將熱穩(wěn)定PCD體41固定至基體42的壓力。
[0045]上述冶金結合還避免了緊固構件43、P⑶體41與基體42之間的，以其他方式結合超硬體與基體時會產(chǎn)生的，尖銳接觸點和高應力集中的區(qū)域。因為碳化物緊固構件43和基體42可以在HPHT工藝期間變得易延展，所以碳化物可以流動并填入PCD體41與緊固構件43之間、P⑶體41與基體42之間、以及緊固構件43與基體42之間的任何縫隙。因此，在HPHT工藝期間碳化物至各種縫隙的流動趨向于在P⑶體41、緊固構件43與基體42之間產(chǎn)生光滑的界面，由此防止切割元件40的各個部件之間的尖點接觸或線接觸。
[0046]盡管用平坦的界面表面45、50分別示出P⑶體41和基體42，但是界面表面也可以是非平坦的。在一個或多個實施例中，基體42的界面表面50可以包括一個或多個突出物(例如，圓頂表面)，且PCD體41的界面表面45可以包括用于接收突出物的一個或多個相應的凹陷(例如，凹槽)。突出物與凹陷被配置為將P⑶體41連接至基體42。
[0047]在圖7-9中所示的實施例中，通過用緊固構件73機械地將熱穩(wěn)定P⑶體71連接至基體72來形成切割元件70。在一個實施例中，通過在第一 HPHT燒結工藝中預形成熱穩(wěn)定P⑶體71，并且隨后在第二 HPHT燒結工藝中經(jīng)由緊固構件73機械地將熱穩(wěn)定P⑶體71連接至基體72來形成切割元件70。在第一 HPHT燒結工藝中形成的熱穩(wěn)定P⑶體71可以是非金屬催化劑的PCD (包括碳酸鹽、硫酸鹽、氫氧化物和氧化鐵)、無結合劑的PCD或經(jīng)浸濾的PCD。在一個實施例中，在預燒結的或預壓緊的PCD體上執(zhí)行第一 HPHT燒結工藝，以形成熱穩(wěn)定P⑶體71。熱穩(wěn)定P⑶體71包括工作面74、與工作面74相反的界面表面75以及在工作面74和界面表面75之間延伸的側壁76。熱穩(wěn)定P⑶體71還包括側壁76與工作面74相交處的切割邊緣77。
[0048]隨后，在熱穩(wěn)定P⑶體71中形成孔眼78，以接收將熱穩(wěn)定P⑶體71固定至基體72的緊固構件73。在圖7-9所示的實施例中，熱穩(wěn)定PCD體71中的孔眼是在熱穩(wěn)定PCD體71的工作面74與界面表面75之間延伸的槽口 78。槽口 78由自側壁76向內(nèi)成錐形收縮的兩個相對的壁段79、80組成。兩個相對的壁段79、80在沿側壁76的較寬的開口與熱穩(wěn)定PCD體71的中心附近的較窄的開口之間成錐形。在所示的實施例中，開口的較窄的端包括在兩個壁段79、80之間延伸的內(nèi)部壁段81。壁段79、80、81 —起在熱穩(wěn)定P⑶體71中形成被截頭的V形開口。
[0049]在圖7所示的實施例中，槽口 78包括被配置為與夾具73的一部分互鎖的梯形凸緣82。梯形凸緣82在三個邊上由兩個錐形的壁段79、80和內(nèi)部壁段81限界。梯形凸緣82的第四個邊由在兩個錐形的壁段79、80之間延伸的垂直的壁段83所界定。垂直的壁段83位于內(nèi)部壁段81與熱穩(wěn)定P⑶體71的側壁76中的開口之間。凸緣82自界面表面75并且向熱穩(wěn)定P⑶體71的工作面74向上延伸。凸緣82的上表面84相對于熱穩(wěn)定P⑶體71的工作面74凹進。在一個實施例中，熱穩(wěn)定P⑶體71的厚度T’大約于凸緣82的厚度D’的兩倍。然而，可以理解，凸緣82的厚度D’可以包括任意比例的熱穩(wěn)定P⑶體71的厚度T’。在一個實施例中，凸緣82的厚度D’對應于熱穩(wěn)定PCD體71的未被浸濾以從結合的金剛石晶體之間的空隙區(qū)域去除催化劑材料的那部分。即，在一個實施例中，在工作面74與凸緣82的上表面84之間形成的凹口對應于熱穩(wěn)定P⑶體71被浸濾的深度?？梢酝ㄟ^激光切割、電火花加工(EDM)或現(xiàn)有技術中已知的任意其他合適的工藝在熱穩(wěn)定PCD體71中形成槽口 78。在另一實施例中，可以在第一 HPHT燒結工藝中在熱穩(wěn)定P⑶體71中形成槽口 78。
[0050]繼續(xù)參考圖7-9中所示的實施例，緊固構件由被配置為機械地將熱穩(wěn)定PCD體71固定至基體72的楔形夾具73組成。夾具73通常與熱穩(wěn)定P⑶體71中的槽口形的開口 78互補，以便配置夾具73坐落在槽口 78中。此外，夾具73的一部分被配置為疊覆熱穩(wěn)定P⑶體71中的槽口 78的一部分，由此形成將熱穩(wěn)定P⑶體71固定至基體72的搭接接合。
[0051]在圖7-9所示的實施例中，夾具73由兩個錐形的壁段85、86、弓形側壁87和與側壁87相反的端壁88組成。夾具73還包括上表面89和與上表面89相反的界面表面90。夾具73在較寬的側壁87與相對較窄的端壁88之間成錐形。此外，夾具由側壁87附近的相對較厚的部分91與端壁88附近的相對較薄的部分92組成。在較厚的部分91與較薄的部分92之間形成臺階93。在一個實施例中，夾具73的較厚的部分91通常等于熱穩(wěn)定PCD體71的厚度T’。在一個實施例中，較薄的部分92的厚度與凸緣82的厚度加在一起通常等于熱穩(wěn)定PCD體71的厚度T’。夾具73的較薄的部分92形成被配置為接合凸緣82的唇部。楔形夾具73圍繞切割元件70的邊緣延伸一角度α。在一個實施例中，楔形夾具73可以圍繞切割元件70的邊緣延伸大約10°與90°之間的一角度α。在一個實施例中，楔形夾具圍繞切割元件的邊緣延伸一大約45°的角度α。在另一實施例中，楔形夾具73可以圍繞切割元件70的邊緣延伸一大于90°、例如，270°的角度α。在一個實施例中，在鉆頭上定位切割元件70的方向，使得例如在地下鉆井或采礦作業(yè)期間熱穩(wěn)定PCD體71的切割邊緣77接合地層(即，可以在鉆頭上定位切割元件70的方向，使得夾具73在鉆井或采礦作業(yè)期間不接合地層)?？梢酝ㄟ^諸如擠壓成型或HPHT燒結的任意合適的工藝形成夾具73。夾具73可以選自包含金屬材料、陶瓷材料、金屬陶瓷材料和它們的組合的組。示例包括諸如WC、W 2C、TiC、VC的碳化物。在一個實施例中，夾具73由燒結碳化鎢形成。類似地，基體72能夠選自包括諸如WC、W 2C、TiC、VC的金屬材料、陶瓷材料、金屬陶瓷材料以及它們的組合的組。在一個實施例中，基體72由燒結碳化鎢形成。在一個實施例中，夾具73和基體72基本上由相似的材料形成，但夾具73和基體72也可以由不相似的材料形成并且仍落在本公開的范圍和精神內(nèi)。在一個實施例中，夾具73和基體72可以由燒結碳化鎢形成。
[0052]如圖8和9所示，在已經(jīng)在熱穩(wěn)定P⑶體71中形成槽口 78之后，夾具73坐落在槽口 78中，唇部92和凸緣82處于互鎖或搭接接合配置。當將夾具73接收在熱穩(wěn)定P⑶體71中的槽口 78中時，唇部92的下表面94安置在凸緣82的上表面84上。此外，如圖9所示，夾具73的臺階93和端壁段88分別鄰接槽口 78的垂直的壁段83和內(nèi)部壁段81。夾具73的錐形壁段85、86分別鄰接槽口 78的錐形壁段79、80。在另一實施例中，夾具73的臺階93、端壁段88和錐形壁段85、86分別與熱穩(wěn)定P⑶體71的垂直的壁段83、內(nèi)部壁段81和錐形壁段79、80間隔開。此外，如圖9所示，夾具73的上表面89基本上與熱穩(wěn)定P⑶體71的工作面74共面，并且夾具73的界面表面90基本上與基體72的界面表面95共面。
[0053]隨后，將熱穩(wěn)定P⑶體71和夾具73設置在基體72的界面表面95上。熱穩(wěn)定P⑶體71和夾具73 —起基本上與基體72的界面表面95共同延伸。隨后，將熱穩(wěn)定P⑶體71、夾具73和基體72放置到壓機中(例如，六面頂壓機、壓帶機、環(huán)狀壓機等)，并且然后執(zhí)行第二 HPHT工藝以用夾具73機械地將熱穩(wěn)定P⑶體71固定至基體72。在一個實施例中，可以在范圍在大約5.5GPa與7GPa之間的壓力和范圍在大約1340°C和1550°C之間的溫度下執(zhí)行第二 HPHT工藝。在另一實施例中，可以在大約5GPa下執(zhí)行第二 HPHT工藝。在一個實施例中，在HPHT工藝期間所施加的將夾具73結合至基體72的溫度和壓力基本上類似于形成熱穩(wěn)定P⑶體71的HPHT燒結工藝期間所施加的溫度和壓力。在第二 HPHT工藝期間，沿夾具73的界面表面90在夾具73與基體72之間形成冶金結合。根據(jù)第二 HPHT工藝的條件，冶金結合還可以形成在熱穩(wěn)定PCD體71與夾具73之間的界面處。在一個實施例中，碳化物夾具73在第二 HPHT工藝期間變得易延展，并且夾具73的一部分滲入到熱穩(wěn)定P⑶體71的結合的金剛石晶體之間的空隙區(qū)域中，由此在PCD體71與夾具73之間形成冶金結合。此外，在一個實施例中，結合可以沿相應的界面表面75、95形成在熱穩(wěn)定PCD體71與碳化物基體72之間。因此，夾具73與基體72之間的冶金結合和夾具73與槽口 78的互鎖配置機械地將熱穩(wěn)定P⑶體71固定至基體72。
[0054]在圖10-12所示的另一實施例中，通過用緊固構件133機械地將熱穩(wěn)定P⑶體131連接至基體132來形成切割元件130。如上所述，通過在第一 HPHT燒結工藝中預形成熱穩(wěn)定P⑶體131、隨后在第二 HPHT燒結工藝中經(jīng)由緊固構件133機械地將熱穩(wěn)定P⑶體131連接至基體132來形成切割元件130。熱穩(wěn)定P⑶體131包括工作面134、與工作面134相反的界面表面135以及在工作面134和界面表面135之間延伸的側壁136。熱穩(wěn)定P⑶體131還包括側壁136與工作面134相交處的切割邊緣137。
[0055]在圖10-12的所示實施例中，在熱穩(wěn)定P⑶體131中形成具有錐形凸緣139的開口138，