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金刚石复合片钻头分层的主要原因

2020-03-18

 金刚石复合片钻头分层的主要原因


  其主要性能是金刚石层和硬质合金基体在结合面上出现裂纹。通过50MHz超声波探伤仪可以检测出结合面上的烧结情况。金刚石与硬质合金结合紧密的PDC在探伤过程中不会产生界面反射波。而界面上有裂纹的PDC会对超声波产生多次反射和折射,导致探伤图像出现异常杂波。不同裂缝产生的杂波图像也不同。以下是超声波探伤仪中两种不同烧结条件的波形。

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  1、高温时间太长


  众所周知,金刚石在烧结过程中部分石墨化。当液态钴渗入金刚石微粉层时,石墨被溶解,碳被输送到金刚石中,使金刚石颗粒长大并重叠,形成金刚石-金刚石键。钴溶液渗入金刚石粉末的过程伴随着石墨向金刚石的转变。经过***后,金刚石粉末中的石墨转化为金刚石,形成金刚石-金刚石结合的固体烧结体。如果烧结过程在相对较高的温度和持续时间很长,液态钴迅速完成溶解过程石墨和碳的钻石,钻石颗粒长大,欣然接受,但由于高温和持续时间更长,硬质合金烧结金刚石会,所以剩余的金刚石层石墨太多,严重影响金刚石碳化层和基体界面结合强度的界面分离。

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  2、残余应力


  残余应力主要是由于热膨胀(冷收缩)的存在。硬质合金的热膨胀系数是金刚石的两倍。PDC的烧结属于液相烧结。当烧结结束,各相开始降温时,由于各相热膨胀不同,收缩不一致,各相受到对方的约束,产生应力。当应力过大时,金刚石层与衬底分离。然而,热膨胀是材料本身固有的特性,因此很难完全消除其影响,金刚石钻头厂家只能从工艺上,如设计衬底形状,或通过退火处理,以尽量减少残余应力的影响。


  3、硬质合金本身质量较差。


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