金刚石复合片的性能检测

　　金刚石复合片作为一种新型复合材料，发展历史只有十几年，具有极高的硬度、耐磨性和使用年限，底层一般为钨钴硬质合金，韧性好，能很好地将聚晶金刚石支撑在表层，便于焊接到各种工具上。目前，国内外多晶金刚石-硬质合金复合板一般采用超高压高温烧结制造，但其应用范围已发展到各行各业，广泛应用于地质钻探、有色金属及合金切削、硬质合金、石墨、塑料、橡胶、陶瓷及木材等。其表层是由不同金刚石尺寸的粉末烧结而成的多晶金刚石，相应的性能测试方法也经历了一个快速发展的过程，随着其应用范围的不断扩大，对其性能的要求也在不断提高，测试的准确性和有效性也逐渐成熟。

　　金刚石复合片之所以应用如此广泛，是因为它具有其他材料无可比拟的优异性能。

　　1)高硬度和耐磨性。硬度远高于硬质合金和工程陶瓷，硬度极高且各向同性，因此具有良好的耐磨性。复合板的硬度高达10，10 000 HV，是当今世界人造材料中最硬的材料，复合板的磨损率为4 ~ 6万(国外为8 ~ 12万)。从20世纪90年代中期到现在，复合板的耐磨性一般通过磨损率来反映，80年代中期至90年代中期，复合板的磨损率为8 ~ 30万(国外为10 ~ 50万)。

　　2)热稳定性。复合板的热稳定性决定了其应用范围，是衡量PDC质量的重要性能指标之一，耐热稳定性是指复合板在大气环境中(有氧气存在)加热到一定温度时的热稳定性，其强度和磨损率相同，冲击韧性变化不大。讨论了冷却后化学性能的稳定性(金刚石碳化程度)、宏观力学性能的变化以及对复合板界面结合坚固性的影响。热稳定性的变化在750℃烧结后，国内部分厂家产品的磨损率提高了5% ~20%，而部分厂家产品的磨损率下降，抗冲击性能下降，这是由于各单位采用的配方和工艺不同。

　　3)冲击韧性。钻头的PDC受到很大冲击。PDC的抗冲击性能反映了复合板的韧性和结合强度，在油气钻井作业中被广泛用作切削工具，钻孔时，复合板的冲击韧性为100~200 J(国外为200 ~ 300J);从90年代中期到现在，是一个综合指标，也是决定其使用性能的关键。由于轴向力和水平切削力、钻头与孔壁摩擦、钻柱弯曲、孔底不平整、残留岩粉、钻头振动等因素的协同作用，20世纪80年代中期和90年代冲击韧性为200~400 J(国外高于400 J)。