金刚石复合片(PDC)的缺陷分析及优化制备

贾洪声¹，谭莹莹¹，徐长彬¹，闫海¹，李海波¹，贾晓鹏²，马红安²，郑友进³

1. 吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室2. 吉林大学超硬材料国家重点实验室3. 牡丹江师范学院新型炭基功能与超硬材料省重点实验室

摘 要：针对高温高压(HPHT)合成金刚石复合片(PDC)常出现的缺陷问题,对PDC腔体组装及制备工艺进行了优化。结果表明,稳定均一的温度、压力场以及适量的烧结助剂是合成优质PDC的关键。在HPHT条件下(5.2~5.6 GPa,1 400℃,5 min),通过选用传压保温效果好的绝缘坩埚及屏蔽材料作为腔体组装,采用Ni、Fe基合金高压熔渗法及保压慢降温工艺,成功制备了Φ8、Φ15mm的PDC,其具有致密的组织结构,缺陷几率明显降低;PDC磨耗比为104数量级,热稳定温度约为800℃,金刚石层具有较低的残余压应力(低于0.16 GPa)。最后选用优质PDC样品进行了刀具试制,刀具的实际使用效果良好。

关键词：金刚石复合片;高温高压;缺陷;组装;优化;