金剛石復合片的應用和性能特點

      金剛石復合片（PDC）作為一種新型復合材料，雖然發展歷史僅有幾十年，但因其具有硬度高、耐磨性好的特點，被廣泛應用于石油鉆井、地質勘探、煤田鉆采鉆頭上和非鐵金屬及合金、硬質合金、石墨、塑料、橡膠、陶瓷和木材等材料的切削加工等領域。近幾年，由于金剛石復合片的使用范圍越來越廣泛，因此對其性能的要求也逐漸提高，相應的性能檢測方法也經過了一個快速的發展過程，在檢測的準確性和有效性方面都趨于成熟。

一、什么是金剛石復合片

      金剛石復合片（PDC）是采用金剛石微粉與硬質合金基片在超高壓高溫條件下燒結而成的復合材料，因此既具有金剛石的高硬度、高耐磨性與導熱性，又具有硬質合金的強度與抗沖擊韌性。金剛石復合片的表層為金剛石粒度不同的粉末燒結而成的多晶金剛石，具有*的硬度、耐磨性和較長的工作壽命；底層一般為鎢鈷類硬質合金，具有較好的韌性，為表層聚晶金剛石提供良好的支撐的同時也使得其更容易通過釬焊焊接到各種工具上，是制造切削刀具、鉆井鉆頭及其他耐磨工具的理想材料。

二、金剛石復合片的分類和應用

       根據應用范圍的不同，目前市面上的金剛石復合片產品主要分為以下兩種類型：

1、鉆采類金剛石復合片

      鉆采類金剛石復合片適用于軟到中硬地質鉆井，具有較高的抗沖擊韌性和熱穩定性，耐熱溫度可達750℃（兩分鐘），此類產品通常有平面及多種槽面結合型，可根據用戶需要設計槽型、研磨、拋光、倒角等。 

2、機械刀具類金剛石復合片

       機械刀具類金剛石復合片適用于高硬度合金、木材、陶瓷等非金屬、非鐵金屬及其他金屬的切削及加工，具有較高的硬度與耐磨性，切削精度高，根據用戶需求，有長方形、三角形、扇形等形狀，可用于制作耐磨器件、鉆頭、鉆頭齒（有球面形、錐形）等。

三、金剛石復合片的性能

       金剛石復合片的應用范圍如此廣泛，離不開其*的材料性能。首先，金剛石復合片具有很高的硬度和耐磨性(磨耗比)。據測定，金剛石復合片的硬度高達10000 HV左右，是目前世界上人造材料中硬度，比硬質合金及工程陶瓷的硬度高得多，由于硬度*，并且各向同性，由此金剛石復合片具有耐磨性，這也使得其被廣泛地用于作為鉆頭和材料切削加工工具。

       其次，金剛石復合片具有很強的熱穩定性。耐熱穩定性是指在大氣環境(有氧氣存在)下加熱到一定的溫度，冷卻以后聚晶層化學性能的穩定性(金剛石墨化的程度)、宏觀力學性能的變化和對復合層界面結合牢固程度的影響。金剛石復合片的熱穩定性確定了其使用范圍，復合片的熱穩定性即為耐熱性，與其強度和磨耗比一樣，是衡量PDC質量的重要性能指標之一。

       除了硬度、耐磨性和熱穩定性，抗沖擊韌性也是金剛石復合片非常重要的性能指標。作為切削工具，金剛石復合片被廣泛地應用于油氣鉆井作業中，但在鉆井過程中，由于軸向力和水平切削力的聯合作用、鉆具與孔壁的摩擦、鉆桿柱的彎曲、孔底不平及殘留巖粉、鉆機振動等因素的影響，往往會對鉆頭上的金剛石復合片造成極大的沖擊力。因此抗沖擊性能不僅能反映復合片的韌性和粘結強度，更是一項影響復合片使用效果和壽命的關鍵綜合性指標，隨著試驗技術的進步，對于抗沖擊性能的檢測方法也在不斷完善。 

       萬測DIT122Z-1金剛石落錘沖擊試驗機就是用于檢測金剛石復合片的抗沖擊性能的試驗設備，試驗方法是將一定質量的錘體提升至設定高度，然后由靜止釋放，錘體自由落體沖擊到金剛石復合片上，沖擊完成后觀察金剛石復合片的金剛石層和基體是否完好。另外，金剛石落錘沖擊試驗機還可更換錘頭實現對鋼板的二次加工脆化溫度的測定，具體試驗方法是將杯樣在不同溫度下保溫一定時間后置于底座上，由一特定錐角的重錘從高處自由下落以特定能量沖擊樣杯杯口部位，通過不斷降低落錘沖擊的試驗溫度直到樣杯破裂，以此測定鋼板的二次加工脆化溫度。

萬測DIT122Z-1金剛石落錘沖擊試驗機

        萬測DIT122Z-1金剛石落錘沖擊試驗機配備全自動控制系統，實現提錘、沖擊、抓錘自動化過程，大大降低了操作人員的勞動強度，提高了工作效率及操作安全；自動控制系統采用西門子PLC可編程序控制器來設計，配備觸摸屏作為終端操作機，因PLC的可靠性與穩定性*，抗*力*，因而整個控制系統的可靠性與穩定性也很高，不會出現誤動作，大大提高了試驗人員的安全性。另外，方便的可更換的錘體方式適用于不同型號的試樣要求，配備的高精度準確定位裝置實現了精準的沖擊。