金刚石复合片的应用和性能特点

      金刚石复合片（PDC）作为一种新型复合材料，虽然发展历史仅有几十年，但因其具有硬度高、耐磨性好的特点，被广泛应用于石油钻井、地质勘探、煤田钻采钻头上和非铁金属及合金、硬质合金、石墨、塑料、橡胶、陶瓷和木材等材料的切削加工等领域。近几年，由于金刚石复合片的使用范围越来越广泛，因此对其性能的要求也逐渐提高，相应的性能检测方法也经过了一个快速的发展过程，在检测的准确性和有效性方面都趋于成熟。

一、什么是金刚石复合片

      金刚石复合片（PDC）是采用金刚石微粉与硬质合金基片在超高压高温条件下烧结而成的复合材料，因此既具有金刚石的高硬度、高耐磨性与导热性，又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性。金刚石复合片的表层为金刚石粒度不同的粉末烧结而成的多晶金刚石，具有*的硬度、耐磨性和较长的工作寿命；底层一般为钨钴类硬质合金，具有较好的韧性，为表层聚晶金刚石提供良好的支撑的同时也使得其更容易通过钎焊焊接到各种工具上，是制造切削刀具、钻井钻头及其他耐磨工具的理想材料。

二、金刚石复合片的分类和应用

       根据应用范围的不同，目前市面上的金刚石复合片产品主要分为以下两种类型：

1、钻采类金刚石复合片

      钻采类金刚石复合片适用于软到中硬地质钻井，具有较高的抗冲击韧性和热稳定性，耐热温度可达750℃（两分钟），此类产品通常有平面及多种槽面结合型，可根据用户需要设计槽型、研磨、抛光、倒角等。 

2、机械刀具类金刚石复合片

       机械刀具类金刚石复合片适用于高硬度合金、木材、陶瓷等非金属、非铁金属及其他金属的切削及加工，具有较高的硬度与耐磨性，切削精度高，根据用户需求，有长方形、三角形、扇形等形状，可用于制作耐磨器件、钻头、钻头齿（有球面形、锥形）等。

三、金刚石复合片的性能

       金刚石复合片的应用范围如此广泛，离不开其*的材料性能。首先，金刚石复合片具有很高的硬度和耐磨性(磨耗比)。据测定，金刚石复合片的硬度高达10000 HV左右，是目前世界上人造材料中硬度，比硬质合金及工程陶瓷的硬度高得多，由于硬度*，并且各向同性，由此金刚石复合片具有耐磨性，这也使得其被广泛地用于作为钻头和材料切削加工工具。

       其次，金刚石复合片具有很强的热稳定性。耐热稳定性是指在大气环境(有氧气存在)下加热到一定的温度，冷却以后聚晶层化学性能的稳定性(金刚石墨化的程度)、宏观力学性能的变化和对复合层界面结合牢固程度的影响。金刚石复合片的热稳定性确定了其使用范围，复合片的热稳定性即为耐热性，与其强度和磨耗比一样，是衡量PDC质量的重要性能指标之一。

       除了硬度、耐磨性和热稳定性，抗冲击韧性也是金刚石复合片非常重要的性能指标。作为切削工具，金刚石复合片被广泛地应用于油气钻井作业中，但在钻井过程中，由于轴向力和水平切削力的联合作用、钻具与孔壁的摩擦、钻杆柱的弯曲、孔底不平及残留岩粉、钻机振动等因素的影响，往往会对钻头上的金刚石复合片造成极大的冲击力。因此抗冲击性能不仅能反映复合片的韧性和粘结强度，更是一项影响复合片使用效果和寿命的关键综合性指标，随着试验技术的进步，对于抗冲击性能的检测方法也在不断完善。 

       万测DIT122Z-1金刚石落锤冲击试验机就是用于检测金刚石复合片的抗冲击性能的试验设备，试验方法是将一定质量的锤体提升至设定高度，然后由静止释放，锤体自由落体冲击到金刚石复合片上，冲击完成后观察金刚石复合片的金刚石层和基体是否完好。另外，金刚石落锤冲击试验机还可更换锤头实现对钢板的二次加工脆化温度的测定，具体试验方法是将杯样在不同温度下保温一定时间后置于底座上，由一特定锥角的重锤从高处自由下落以特定能量冲击样杯杯口部位，通过不断降低落锤冲击的试验温度直到样杯破裂，以此测定钢板的二次加工脆化温度。

万测DIT122Z-1金刚石落锤冲击试验机

        万测DIT122Z-1金刚石落锤冲击试验机配备全自动控制系统，实现提锤、冲击、抓锤自动化过程，大大降低了操作人员的劳动强度，提高了工作效率及操作安全；自动控制系统采用西门子PLC可编程序控制器来设计，配备触摸屏作为终端操作机，因PLC的可靠性与稳定性*，抗*力*，因而整个控制系统的可靠性与稳定性也很高，不会出现误动作，大大提高了试验人员的安全性。另外，方便的可更换的锤体方式适用于不同型号的试样要求，配备的高精度准确定位装置实现了精准的冲击。