硅基聚晶金刚石的性能与物相分析

孙国平;刘磊;李亚辉;王井井;胡现芝

【摘要】对3种硅基聚晶金刚石的物理性能和物相结构进行了分析,研究了其在磨耗比、体积密度、显微硬度等性能方面的差别及在物相结构上的差异.研究发现,硅基聚晶金刚石的粘结剂主要为Si、Ti等碳化物形成元素,通过与金刚石反应可形成结合牢固的金刚石-碳化物复合材料.聚晶材料的性能受多种因素影响,石墨化和粘结剂残留等均会影响材料的整体结合能力,降低材料综合使用性能.

【期刊名称】《中原工学院学报》

【年(卷),期】2015(026)004

【总页数】3页(P77-79)

【关键词】聚晶金刚石(PCD);性能;物相分析

【作者】孙国平;刘磊;李亚辉;王井井;胡现芝

【作者单位】中原工学院,郑州450007;中原工学院,郑州450007;中原工学院,郑州450007;中原工学院,郑州450007;中原工学院,郑州450007

【正文语种】中文

【中图分类】TQ164

人造聚晶金刚石(polycrystalline diamond，简称PCD)的发展始于上个世纪60年代初期，是由人造金刚石微粉与粘结剂在高温高压环境下烧结而成的复合材料。由于它克服了单晶金刚石的解理性及脆性，具有高硬度、高耐磨性和韧性，大大扩充了工业金刚石的应用领域。随着现代合成工艺技术及合成设备的不断改进，聚晶

金刚石因其优异的性能已成为当代工业生产不可或缺的新材料之一，已广泛应用于地质与矿产钻探、非金属材料加工与有色金属切削等领域

[1-4]。

聚晶金刚石的性能与粘结剂关系密切，不同的粘结剂在聚晶烧结过程中的作用及存在形式有较大差异。选用不同的粘结剂及控制粘结剂的加入量会获得不同性能的金刚石聚晶。一类是以Co、Fe等触媒金属元素作为结合剂，金刚石颗粒在烧结过程中通过触媒金属的催化作用形成C-C键结合。该类聚晶耐磨性好，但热稳定性较差；另一类是以Si、Ti等碳化物形成元素为结合剂，高温高压下在金刚石周围形成碳化物从而粘结在一起。这类聚晶的磨耗与前者相比相对较低，但其耐热性大大提高。针对不同的粘结剂及其对聚晶金刚石性能的影响，国内外学者进行了广泛深入的研究

[5-8]。

本文通过选取具有代表性的3种硅基聚晶金刚石坯料，对比研究它们的力学物理性能, 并分析粘结剂的物相结构，探讨影响硅基聚晶金刚石材料使用性能的因素，以期对硅基聚晶金刚石材料的合成机理研究和质量改进提供一定的实验数据和理论支持。

本实验选取市场上3种典型的硅基聚晶金刚石坯料作为研究对象，分别编号为样品A、样品B和样品C。首先采用ZTPG250-1型聚晶超硬复合材料镜面抛光机进行抛光处理，然后利用体式显微镜观察其抛光面，并利用DHM-2型磨耗比测定仪、Vickers 402MVD型维氏硬度计和MDS-3000高精度电子密度计分别测量3种样品的磨耗比、显微硬度和体积密度，最后利用日本理学公司生产的UItima IV 型粉末多晶X射线衍射仪分析样品的物相结构。

2.1 PCD材料的磨耗比分析

在相同条件下，将PCD材料与标准碳化硅陶瓷砂轮在测定仪上相互摩擦，测量砂轮磨耗量与PCD磨耗量之比，分别对每种样品的磨耗比测试3次，取其平均值，如表1所示。可以看出，3种硅基聚晶金刚石的磨耗比性能差异较大。样品B的磨耗比值最大，约为8.8×10

4;样品A的磨耗比值最小，约为3.0×10

4。这可能是由PCD合成工艺、金刚石粒度、粘结剂含量等多种因素造成的。金刚石粒度不同，耐磨性也不同。一般来说，金刚石粒度越细，耐磨性越高 [9]。通过体式显微镜对3种样品的抛光面进行观察，可发现样品B中的金刚石微粉粒度最小，样品C的金刚石粒度最大。通过XRD分析发现，样品A中含有残余的石墨，PCD在高温高压制备过程中金刚石表面会存在石墨化现象，硅基聚晶中的Si、Ti等成分可与石墨反应生成碳化物硬质粘结相，若石墨化的量过大，不足以反应完全，则会有残留的石墨存在。因反应不充分样品C中残留的粘结剂Si和样品A中残留的石墨是导致二者较样品B磨耗比值低的原因之一。

2.2 PCD材料的密度与显微硬度分析

表2为3种PCD材料的体积密度和显微硬度比较，其中，样品A和B的密度相差不大，样品C的密度最低，为3.358 g/cm

3。通过体式显微镜观察，3种PCD材料的抛光面上粘结相较均匀地分布在金刚石晶粒周围，颗粒之间无明显裂纹和孔洞。样品C密度最低可能是因为其中含有未反应的粘结剂Si，使得金刚石颗粒之间结合能力下降。利用维氏硬度计测量3种样品的显微硬度，压头所加载荷为19.6 N，加载时间为10 s，在样品表面测量3个点的硬度值，取其算术平均值作为该试样的硬度值。结果显示，样品B 的显微硬度最高，达8 026 HV；样品A的显微硬度最低，为4 949 HV。3种样

品的维氏显微硬度与磨耗比有相似的变化规律。

2.3 PCD材料的XRD物相分析

3种硅基PCD材料的X射线衍射分析结果如图1所示。从图中可以看出，样品A 中的主要物相是金刚石和硬质粘结相SiC、TiC及少量残余的石墨; 样品B中的物

相主要是金刚石和粘结相SiC、TiC；样品C中除了金刚石和粘结相SiC外，还含

有少量的粘结剂Si残余。聚晶金刚石在高温高压制备过程中添加的碳化物形成元

素与金刚石反应形成高强度、高熔点的物相，使金刚石颗粒烧结在一起。结合耐磨性对比可知，样品A中的残留石墨和样品C中的残留粘结剂Si均会导致样品耐磨性和显微硬度降低，应在合成中尽量避免。

高温高压下，粘结剂Si和Ti先后熔融渗入金刚石颗粒的间隙中，并与金刚石反应生成硬质相SiC和TiC，从而形成结合牢固的金刚石-碳化物复合材料。粘结相Si

和Ti反应不充分会使PCD中残留单质粘结剂，PCD合成工艺不稳定则会出现残

留的石墨，这些不利因素都会影响PCD的整体结合能力。另外，烧结过程中聚晶金刚石颗粒中的应力也会局部集中，产生裂纹

[10]，降低材料的综合物理性能。在选取的3种样品中，有2种含有残留石墨或单质粘结剂，说明目前市场上的同类产品质量还有待进一步改善。因此，在制备硅基聚晶金刚石时，要注意优选粘结剂的含量和配比，改善高温高压合成工艺，以提高硅基聚晶金刚石的使用性能，扩展其应用领域。

通过对3种硅基聚晶金刚石物相结构及物理性能的对比分析可知,硅基聚晶的粘结

剂主要为碳化物形成元素Si、Ti等，通过与金刚石反应形成结合牢固的金刚石-碳化物复合材料。硅基聚晶的耐磨性、显微硬度等性能受金刚石粒度、粘结剂含量及合成工艺等多种因素影响，若物相中存在单质粘结剂或石墨残留则会降低材料的综

合物理性能。

[1] 王红波, 刘娇鹏, 鲁鹏飞, 等. PDC钻头发展与应用概况[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2011，31(4)：74-78.

[2] 徐国平, 梁红原, 何利民, 等. 高品质油田钻探用金刚石复合片(PDC)的研制[J]. 矿冶工程, 2005, 25(4): 66-68.

[3] 曲迪,董海. PCD刀具车削钛合金 Ti-6Al-4V的研究[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2009(1): 53-57.

[4] 张华. 人造金刚石在木工刀具上的应用及展望[J]. 木材加工机械, 2014, 25(4): 56-58.

[5] Boland J N, Li X S. Microstructural Characterisation and Wear Behaviour of Diamond Composite Materials[J]. Materials, 2010, 3(2): 1390-1419.

[6] 汪冰峰, 王斯琰, 唐治, 等. 粘结剂钴对于聚晶金刚石复合片热稳定性的作用机制[J]. 矿冶工程, 2009, 29(5): 90-93.

[7] Jia H S, Jia X P, Ma H A, et al. Synthesis of Growth-type Polycrystalline Diamond Compact (PDC) Using the Solvent Fe55Ni29Co16 Alloy Under HPHT[J]. Science China, 2012, 55(8): 1394-1398.

[8] 黄海亮, 贾晓鹏, 马红安, 等. 热稳定金刚石聚晶的制备及表征[J]. 超硬材料工程, 2011, 23(3): 1-5.

[9] 汪文清, 吕智, 林峰, 等. 聚晶金刚石复合体的主要性能研究状况[J]. 表面技术, 2006, 35(5): 65-68.

[10] 方勤方, 于生凯, 韩勇, 等. 聚晶金刚石颗粒中粘结剂的透射电镜研究[J]. 电子显微学报, 2006, 25(S1): 318-319.

Key words: polycrystalline diamond (PCD); property; phase analysis

金刚石性能介绍

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟金刚石性能介绍金刚石在自然界材料中具有特别优异的机械性能、热学性能、透光性、纵波声速、半导体性能及化学惰性，是一种全方位的不可替代的特殊多功能材料。用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition 简称CVD)方法生长的金刚石膜具有与颗粒状天然金刚石和高压人造金刚石几乎完全相同的性能，但却克服了小颗粒状天然金刚石和高压人造金刚石尺寸大小的限制。材料学家一致认为只有这种连续性大尺寸块状材料，才能使得金刚石全部优异性能得到充分的发挥。金刚石膜的优异性能主要表现在以下几个方面： 1.机械性能：金刚石在已知材料中硬度最高(维氏硬度可达10,400kg/mm2 本站注：约合102GPa)、耐磨性最好且摩擦系数极低。CVD 金刚石膜中不含任何粘结剂，其多晶结构又使其在各个方向具有几乎相同的硬度，且没有解理面，因此其综合机械性能兼具单晶金刚石和聚晶金刚石(PCD)的优点，而在一定程度上又克服了它们的不足，而且价格低廉。它不仅可代替天然金刚石、高压人造单晶金刚石和聚晶金刚石在机械领域应用而且大大拓宽了其应用范围：如制造各种适合拉制软硬丝的高性能拉丝模具；焊接型CVD 金刚石工具(使用寿命超过PCD 工具的1-3 倍)；制作形状较为复杂的CVD 金刚石涂层硬质合金刀具(使用寿命比涂层前提高10-50 倍)；其低摩擦系数还可用于摩擦部件如轴承的耐磨涂层等。据国外专家统计，仅应用于超硬材料方面就可以开发、改造出二千多种新产品。 2.声学性能：金刚石在所有材料中的传声速度最快，为18.2km/s。利用此性能不仅能制作频率响应超过5GHz 的声表面波器件(这种最高频响声表面波器件在通信领域的应用极其广泛)而且还可制作频响达60kHz 以上的超高保真扬声器及性能最优异的声传感器。 3.热学性能：天然金刚石热导率达20W/cm.K, 为所有物质中最高者, 比SiC 大4 倍, 比Si 大13 倍, 比GaAs 大43 倍, 是Cu 和Ag

低残余应力HFCVD硼掺杂金刚石薄膜的制备与图形化研究

低残余应力HFCVD硼掺杂金刚石薄膜的制备与图形化研究赵天奇;王新昶;孙方宏【摘要】采用拉曼光谱技术分析了不同生长气压和碳源浓度下,硅基HFCVD硼掺杂金刚石薄膜中的残余应力,并使用光刻和反应离子刻蚀技术加工出多种金刚石薄膜微结构.研究结果表明:利用热丝CVD沉积的硅基金刚石薄膜内存在残余压应力,通过优化生长气压,可以有效降低金刚石薄膜的残余压应力,在生长气压从1.3 kPa 增加至6.5 kPa的过程中,晶格缺陷增加,残余压应力减小.碳源浓度的变化对残余应力的影响较小,但对薄膜质量影响较大.采用低残余应力的金刚石薄膜通过光刻和反应离子刻蚀获得了悬臂梁、角加速度计、声学振膜等微结构.%Raman spectroscopy was applied to analyze the residual stress of boron-doped diamond film on silicon wafer by different growth pressures and different carbon source concentrations.Photolithography and etching technique were used to fabricate diamond micro-structures.Results show that the residual stress in the diamond films generally tends to be compressive stress.It is also found that the residual stress in the diamond film could significantly be reduced by optimizing the growth pressure and that it changes from compressive stress to tensile stress while the growth pressure is increased from 1.3 kPa to 6.5 kPa.The carbon source concentration has small effect on residual stress but big influence on the diamond film quality.In the end,cantilever,angle accelerometer,acoustic diaphragm were fabricated from the low residual diamond film by photolithography and etching.

金刚石复合片

金刚石复合片(polycrystalline diamondcompact PDC)作为一种新型复合材料，其发展历史仅有十几年，但其应用范围已发展到各行各业，广泛地应用于地质钻探、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。它的表层为金刚石粒度不同的粉末烧结而成的多晶金刚石，具有极高的硬度、耐磨性和较长的工作寿命;底层一般为钨钴类硬质合金，它具有较好的韧性，为表层聚晶金刚石提供良好的支撑，且容易通过钎焊焊接到各种工具上。目前国内外一般都采用超高压高温烧结的方法制造聚晶金刚石-硬质合金复合片。由于它的使用范围扩大，对其性能的要求提高，因而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。 1金刚石复合片的性能金刚石复合片之所以应用如此广泛，主要是因为其具有其他材料无与伦比的优越的性能。 (1)高的硬度和耐磨性(磨耗比)。复合片的硬度高达10 000 HV左右，是目前世界上人造物质中最硬的材料，比硬质合金及工程陶瓷的硬度高得多。由于硬度极高，并且各向同性，因而具有极佳的耐磨性。一般通过磨耗比来反映复合片的耐磨性，在20世纪80~90年代中期，复合片磨耗比为4~6万(国外为8~12万); 20世纪90年代中期至现在，复合片的磨耗比为8~30万(国外10~50万)。 (2)热稳定性。复合片的热稳定性确定了其使用范围，复合片的热稳定性[2]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。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。热稳定性的变化在750℃烧结以后，国内部分厂家产品表现为磨耗比上升5% ~20%，抗冲击韧性变化不大，部分厂家产品磨耗比下降，抗冲击性能下降，这与各个单位所采用的配方和工艺不同有关，国外复合片的磨耗比和抗冲击韧性烧结前后变化不大。 (3)抗冲击韧性。PDC作为切削工具，被广泛地应用于油气钻井作业中。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，使得钻头上的PDC受到极大的冲击力。PDC抗冲击性能反映了复合片的韧性和粘结强度，是一综合性指标，也是决定其使用效果好坏的关键所在。在20世纪80~90年代中期，复合片的抗冲击韧性为100~200 J(国外为200~300 J); 20世纪90年代中期至现在，抗冲击韧性为200~400 J(国外大于400 J)。 2复合片的性能检测方法 2.1耐磨性复合片的耐磨性一般是通过磨耗比这个指标来衡量的，但迄今为止国际上也没有制定统一的测试标准，几个主要的PDC生产国均有其自己的测试方法。美国的GE公司采用的方法是用PDC来车削一种结构均匀的花岗岩棒，切削速度为180 m/min，切深为1 mm，进给量为0. 28 mm/r。车削时用测力计测PDC的受力大小。车削一定数量的花岗岩后，观察PDC 的磨损量。磨损量是用投影显微镜测量被磨损部位的长宽尺寸，然后用计算机算出其体积，进行比较。英国De Beers公司的方法与GE公司类似。前苏联对PDC耐磨性的测定是用

耐磨耐冲击聚晶金刚石复合片及其制备方法

耐磨耐冲击聚晶金刚石复合片及其制备方法聚晶金刚石复合片是一种具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐冲击性的新材料，广泛应用于切割、打磨和研磨等领域。本文将介绍耐磨耐冲击聚晶金刚石复合片的制备方法，并对其性能进行详细阐述。聚晶金刚石复合片的制备方法包括以下步骤： 1.原料选择：选择高纯度的金刚石颗粒和合适的基体材料作为原料。金刚石颗粒可以使用工业金刚石，基体材料可以选择金属或陶瓷材料。 2.混合：将金刚石颗粒与基体材料进行混合。可以通过机械球磨或湿法混合的方式，使金刚石颗粒与基体材料均匀分散，以提高复合片的硬度和强度。 3.成型：将混合好的金刚石颗粒与基体材料填充到模具中，进行成型。可以采用热压、热等静压等方法进行成型，使金刚石颗粒与基体材料紧密结合。 4.烧结：将成型好的材料进行烧结处理。烧结温度和时间需要根据具体的材料和工艺进行控制，以获得均匀致密的复合片。 5.研磨和抛光：将烧结好的复合片进行研磨和抛光处理，使其表面光滑平整，提高耐磨性和耐冲击性。 1.高硬度：金刚石是目前已知最硬的物质之一，具有极高的硬度。聚晶金刚石复合片由金刚石颗粒组成，在表面受到磨削或冲击时能够保持较高的硬度，不易磨损。 2.高强度：金刚石颗粒与基体材料的紧密结合使聚晶金刚石复合片具有高强度，能够承受较大的外力冲击而不易破裂。

3.高耐磨性：由于金刚石颗粒的高硬度和基体材料的高强度，聚晶金刚石复合片具有极高的耐磨性，能够在高速摩擦和重负荷环境下长时间使用。 4.高耐冲击性：聚晶金刚石复合片具有优异的耐冲击性能，不易受到冲击损坏，能够在高速冲击和振动的条件下保持稳定性。 5.广泛应用：聚晶金刚石复合片可用于切割、打磨、研磨和磨光等领域。比如用于切割石材、金属和陶瓷等硬质材料，以及用于制造电子元件和光学器件等高精密度工艺。总结起来，耐磨耐冲击聚晶金刚石复合片具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐冲击性等优异性能，制备方法简单可行，具有广泛的应用前景。未来的研究方向可以进一步改进制备方法，提高复合片的性能，扩大其应用范围。

拉丝模具的几种常见材质概述

拉丝模具的几种常见材质概述经历了几十年的发展，已出现了很多新型拉丝模材质。按照材料种类，可将拉丝模分为合金钢模、硬质合金模、天然金刚石模、聚晶金刚石模、CVD金刚石模和陶瓷模等多种。近年来新型材料的开发极大的丰富了拉丝模具的应用范围并提高了拉丝模的使用寿命。 (1）合金钢模是早期的拉丝模制造材料。用来制造合金钢模的材料主要是碳素工具钢和合金工具钢。但是由于合金钢模的硬度和耐磨性差、寿命短，不能适应现代生产的需要，所以合金钢模很快被淘汰，在目前的生产加工中已几乎看不到合金钢模。（2）硬质合金模由硬质合金制成。硬质合金属于钨钴类合金，其主要成分是碳化钨和钴。碳化钨是合金的“骨架”，主要起坚硬耐磨作用；钴是粘结金属，是合金韧性的来源。因此，硬质合金模与合金钢模相比具有以下特性：耐磨性高、抛光性好、粘附性小、摩擦系数小、能量消耗低、抗蚀性能高，这些特性使得硬质合金拉丝模具有广泛的加工适应性，成为当今应用最多的拉丝模模具。（3）天然金刚石是碳的同素异性体，用它制作的模具具有硬度高、耐磨性好等特点。但天然金刚石的脆性较大，较难加工，一般用于制造直径1.2mm以下的拉丝模。此外，天然金刚石价格昂贵，货源紧缺，因此天然金刚石模并不是人们最终所寻求的即经济又实用的拉丝工具。（4）聚晶金刚石是用经过认真挑选的质量优良的人造金刚石单晶体加上少量硅、钛等结合剂，在高温高压的条件下聚合而成。聚晶金刚石的硬度很高，并有很好的耐磨性，与其它材料相比它具有自己独特的优点：由于天然金刚石的各向异性，在拉丝过程中，当整个孔的周围都处在工作状态下时，天然金刚石在孔的某一位置将发生择优磨损；而聚晶金刚石属于多晶体、具有各向同性的特点，从而避免了模孔磨损不均匀和模孔不圆的现象发生。与硬质合金相比，聚晶金刚石的抗拉强度仅为常用硬质合金的70%，但比硬质合金硬250%，这样，使得聚晶金刚石模比硬质合金模有更多的优点。用聚晶金刚石制成的拉丝模耐磨性能好，内孔磨损均匀，抗冲击能力强，拉丝效率高，而且价格比天然金刚石便宜许多。因此目前聚晶金刚石拉丝模在拉丝行业中应用广泛。（5）CVD（化学气相沉积法）它既具有单晶金刚石的光洁度、耐温性，又具有聚晶金刚石的耐磨性和价格低廉等优点，在代替稀有的天然金刚石制备拉丝模工具方面取得很好的效果，它的广泛使用将为拉丝模行业带来新的活力。（6）高性能的陶瓷材料具有硬度高、耐磨性好、化学稳定性强、高温力学性能优良和不易与金属发生粘结等特点，可广泛应用于难加工材料的加工。近三十年来，由于在陶瓷材料制造工艺中实现了对原料纯度和晶粒尺寸的有效控制，开发了各种碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、晶须或少量金属的添加技术。以及采用多种增韧补强机制等，使陶瓷材料的强度、韧性、抗冲击性能都有了较大提高。（7）涂层拉丝模是新近发展起来的一项新技术，其主要方法就是在硬质合金拉丝模上涂层金属薄膜。金属薄膜是纯钛涂层，它既具有很好的光洁度、耐温性，又具有钛的耐磨性和价格低廉等优点，在代替硬质合金拉丝模工具方面取得很好的效果。（转自一览电缆英才网招聘信息全面真实）

纳米聚晶金刚石安全高效生产技术项目可行性研究报告

目录第1章项目概述 (6) 1.1 项目名称 (6) 1.2 项目背景 (6) 1.3 项目内容 (7) 1.4 项目产品特点及应用领域 (7) 1.4.1 项目产品特点 (7) 1.4.2 项目产品应用领域 (7) 1.5 投资必要性和预期经济效益 (8) 1.5.1 投资必要性 (8) 1.5.2 预期经济效益 (8) 1.6本企业实施该项目的优势 (9) 第2章技术可行性分析 (10) 2.1 国内外发展现状 (10) 2.2 本项目技术的创新性 (12) 2.3 项目承担单位在实施本项目中的优势 (13) 第3章项目成熟度 (14) 3.1 技术的可靠性 (14) 3.2 产品及性能 (16) 第4章市场需求情况和风险分析 (19) 4.1 产品的应用前景 (19)

4.1.1 硅片加工应用方面 (19) 4.1.2 碳化硅晶片加工方面 (19) 4.1.3 巨磁阻磁头加工方面 (20) 4.1.4 切削加工方面 (21) 4.1.5 副产品——纳米单晶金刚石的应用 (22) 4.2 纳米聚晶金刚石主要生产单位情况 (24) 4.2.1 国外生产情况 (24) 4.2.2 国内生产情况 (24) 4.3 本项目产品在国内外市场的地位 (24) 4.3.1 超精细加工工艺路线发展趋势给本项目产品带来的机遇.. 24 4.3.2 与国际产品的竞争 (26) 4.3.3 市场预测 (26) 第5章项目投资估算及资金筹措 (28) 5.1 项目投资估算 (28) 5.1.1 投资规模 (28) 5.1.2 主要设备概算 (28) 5.1.3 生产占地 (28) 5.1.4 生产人员 (29) 5.2 资金筹措方案 (29) 第6章经济和社会效益分析 (30) 6.1 经济效益分析 (30)

金刚石的研究论文

金刚石刀具性能及其应用研究作者：韩波峰摘要：描述了金刚石的物理特性，对金刚石刀具的分类及其性能行了介绍，包括天然金刚石、聚晶金刚石、聚晶金刚石复合片、化学气相沉积金刚石涂层刀具。分析和对比了不同类型金刚石刀具的应用场合，为企业在加工难加工材料时选用超硬金刚石材料刀具时提供参考。 1 引言金刚石是精密和超精密加工的超硬刀具材料之一，金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数，以及与非铁金属亲和力小等优点。可以用于非金属硬脆材料如石墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的精密加工。金刚石刀具类型繁多，性能差异显著，不同类型金刚石刀具的结构、制备方法和应用领域有较大区别。 2 金刚石材料特性金刚石为单—碳原子的结晶体，其晶体结构属等轴面心立方晶系(晶系原子密度最高)。金刚石中碳原子间连接键为sp3杂化共价键，具有很强的结合力、稳定性和方向性。人工合成金刚石性能取决于sp3 价键与非晶无定形碳sp2杂化共价键相对比率。如果sp3含量过低得到二者混合物体为类金刚石(Diamond－Like Carbon，简称DLC)。晶体结构使金刚石具有最高的硬度、刚性、导热系数以及优良的抗磨损、抗腐蚀性和化学稳定性等均高于硬质合金。如表1所示，可见单晶金刚石硬度最高，热导率最大，热膨胀系数最小，故其综合物理性能最佳。 3 金刚石刀具类型及其性能目前，工业用金刚石刀具根据成分和结构不同可分为五种： 1.天然金刚石Natural Diamond(ND)； 2.人造聚晶金刚石Artificial Polvcrystalline Diamond(PCD)； 3.人造聚晶金刚石复合片Polycrystalline Diamond Compact(PDC)；化学气相沉积涂层金刚石刀具Chemical Vapor Deposition Diamond Coated Tools(CVD)。 4.沉积厚度达100µm的无衬底纯金刚石厚膜Thick Diamond Film(CD)； 5.在刀具基体表面直接上沉积厚度小于30µm的金刚石薄膜涂层Coated Thin Diamond Film(CD)。根据CVD金刚石涂层刀具中金刚石微粒尺寸分为：微晶金刚石涂层Microcrystalline Diamond(MCD)和纳米金刚石Nano Crystalline Diamond(NCD)两种。传统的金刚石涂层是由平面形晶体组成，其尺寸为1.5µm。纳米晶体的金刚石涂层晶体结构为特殊结构，晶体尺寸仅为(0.01～0.2)nm。由于金刚石刀具类型繁多，刀具结构和性能差异明显，适合的不同的场合。

3聚晶金刚石的热稳定性研究

3 聚晶金刚石的热稳定性研究聚晶金刚石的热稳定性确定了其应用范围[12] ，对其研究越来越受到人们的关注。由于聚晶金刚石受热后，其使用性能会受到很大影响，所以很自然地从受热前后聚晶金刚石性能的改变来研究其热稳定性。并有定义[13] 为：聚晶金刚石复合片的耐热性是指它在空气中或保护气氛中加热而耐磨性基本保持不变所能承受的温度与相应的时间。单以耐磨性来评定聚晶金刚石的热稳定性，未免有失偏颇。目前，测量加热后聚晶金刚石性能改变量成为研究其热稳定性的主要手段。在世界范围内，测定耐热性的方法主要有三种[1] ：(1)英国De Beers 公司是将其置于空气中用马弗炉加热，同时将其置于还原气氛(95%H2+5%N2)中用还原炉加热，至某一温度，并保持一段时间，然后测定其失重、耐磨性、石墨化程度和抗冲击性能;(2) 英国De Beers 公司还有用热量—差热分析仪，并配以高温显微镜，来测定其初始氧化温度，以此来确定氧化度、耐热性;(3)美国GE 公司是将加热过的烧结体，用扫描电镜作断口分析及车削试验，切削速度为107〜168m/min，进给量为0.13mmPR。国内的研究手段大多类似于方法二，采用差热—热重法。并用差热、热重曲线来分析温度点，以此来确定聚晶金刚石的氧化温度、石墨化温度等。研究表明，聚晶金刚石的热稳定性与许多因素有关。 3.1 聚晶金刚石热稳定性与环境的关系与单晶金刚石的热稳定性类似，在不同环境中，聚晶金刚石的热稳定性差别很大。分别在氢气、氮气、空气中，将去掉硬质合金基体的聚晶金刚石复合片从600 C加热到800 C [14]。在对PCD表面显微分析中得出：氢气中，PCD表面从700 C〜750 C开始有明显的恶化；氮气中，几乎在600 C粘结相就开始从晶界渗出，随着温度的升高越来越明显，至约750C时发现PCD表面有碎裂的迹象，达到800C时则损伤相当严重；空气中，在约600C时，PCD 面出现损伤，并伴随着Co 粘结相被挤出PCD 表面，其形状为球形，主要是因为粘结相的氧化物与金刚石的氧化物互不润湿。而且发现在细微晶粒间有微小裂纹的存在。可见，不同的环境对热腐蚀的进程，分别有促进和抑制的作用。 3.2 聚晶金刚石热稳定性与粘结剂的关系粘结剂的种类、多少和有无对聚晶金刚石的热稳定性影响非常大。许多新型的聚晶金刚石刀具产品的热稳定性能好的原因主要就是因为对粘结剂的调整。在PCD 的制作工艺过程中，基体的WC-Co 起到润湿金刚石颗粒作用的同时，也会出现在最终形成的产品中。这些残余的金属相对其性能产生很大的影响。例如，Syndite(De Beers 公司的注册商标)是以Co 作为粘结剂的。一般认为其受热不宜超过700 C。钴在高温低压下与碳具有较强的亲和力，促使金刚石转化为石墨，从而降低它的强度；再者，金刚石和钴之间的热膨胀系数不同，在高温下将导致应力增加，而在PCD 内部形成微裂纹。不同的粘结剂具有不同的效果[2]。Be Deers公司的产品Syndax3是以陶瓷材料3 -SiC作为粘结剂的，此粘结剂化学性稳定，且其热膨胀系数与金刚石接近。因些，在惰性气氛中，其热稳定性可以允许加热到1200C。而以Ni基合金作为粘结剂的SDB 1000 产品比以Co 作作为粘结剂的SDA 产品具有高的热稳定性，是因为Ni 基合金导致晶粒显示出特别的立方八面体结构，致使在车削中晶粒破裂失效的方式不同，从而改变了其磨损性能，提高了热稳定性。用Si-Ti-B 系粘结剂的聚晶金刚石，热稳定性可达1100〜1300 C。粘结剂添加量的多少亦会产生较大的影响。实践证明，以添加10%〜15%粘结剂的

聚晶金刚石( PCD )和聚晶金刚石复合片( PDC )

聚晶金刚石（PCD）和聚晶金刚石复合片（PDC）与大单晶金刚石相比，作为刀具材料的聚晶金刚石（PCD）以及聚晶金刚石复合刀片（PDC）具有以下优点：①晶粒呈无序排列，各向同性，无解理面，因此它不像大单晶金刚石那样在不同晶面上的强度、硬度以及耐磨性有较大区分，以及因解理面的存在而呈现脆性。②具有较高的强度，特别是PDC材料由于有硬质合金基体的支撑而有较高的抗冲击强度，在冲击较大时只会产生小晶粒碎裂，而不会像单晶金刚石那样大块崩缺，因而PCD或PDC刀具不仅可以用来进行精紧密削加工和一般半精密加工，还可用作较大切削量的粗加工和断续加工（如铣削等），这大大扩充了金刚石刀具材料的使用范围。③可以制备大块PDC金刚石复合片刀具坯料，充足大型加工刀具如铣刀的需要。④可以制成特定形状以适合于不同加工的需要。由于PDC刀具大型化和加工技术如电火花和激光切割技术的提高，三角形、人字形以及其他异形刀坯均可加工成形。为适应特别切削刀具的需要还可设计成包裹式、夹心式与花卷式PDC刀具坯料。⑤可以设计或推测产品的性能，给与产品必要的特点以适应它的特定用途。比如选择细粒度的PDC刀具材料可使刀具的刃口的质量提高，粗粒度的PDC刀具材料能够提高刀具的耐用度，等等。总之，随着PCD、PDC金刚石复合片刀具材料的讨论进展，其应用已经快速扩展到很多制造工业领域，广泛应用于有色金属（铝、铝合金、铜、铜合金、镁合金、锌合金等）、硬质合金、陶瓷、非金属材料（塑料、硬质橡胶、碳棒、木材、水泥制品等）、复合材料（纤维加强塑料、金属基复合材料MMCs等）的切削加工，尤其在木材和汽车加工业，已经成为传统硬质合金的高性能替代产品。切削刀具用PDC、PCD材料要求：①金刚石颗粒间能广泛地形成D—D自身结合，残余粘结金属和石墨尽量少，其中粘结金属不能以聚结态或呈叶脉状分布，以保证刀具具有较高的耐磨性和较长的使用寿命。 ②溶媒金属残留量少。最好是在烧结过程中能起溶媒作用，而在烧结过程完成后将以不起溶媒作用的合金形式充填于烧结金刚石晶粒间隙中，

2024年聚晶金刚石复合片市场分析现状

2024年聚晶金刚石复合片市场分析现状 1. 引言聚晶金刚石复合片是一种具有高硬度、高耐磨性和高导热性能的新材料。该材料由金刚石微粉和金属粉末复合制备而成。在工业领域，聚晶金刚石复合片广泛用于切割、磨削和打磨等工艺中。本文将对聚晶金刚石复合片市场进行分析，了解其现状和未来发展趋势。 2. 市场规模及增长趋势聚晶金刚石复合片市场自20世纪90年代起快速发展。目前，全球聚晶金刚石复合片市场规模已达到数十亿美元。预计在未来几年内，市场规模将继续增长。主要驱动因素包括工业发展需求的增加、技术进步和市场竞争的推动。 3. 市场应用领域聚晶金刚石复合片在多个领域有广泛应用。主要应用领域包括： 3.1 机械制造在机械制造领域，聚晶金刚石复合片用于加工和制造高硬度材料的零件。例如，在汽车制造中，聚晶金刚石复合片可用于切削和磨削引擎零件。

3.2 石油工业聚晶金刚石复合片在石油工业中有广泛应用。它可用于钻井和修井工艺，提高工作效率和耐磨性。 3.3 电子制造在电子制造领域，聚晶金刚石复合片可用于制造半导体器件和磁头等关键部件。其高导热性能能有效地散发热量，提高电子产品的性能。 4. 市场竞争格局目前，全球聚晶金刚石复合片市场竞争激烈。主要的市场参与者包括聚晶金刚石复合片制造商、金刚石微粉提供商和金属粉末供应商。这些公司通过技术创新、产品质量和价格竞争等方面来争夺市场份额。 5. 发展趋势未来，聚晶金刚石复合片市场将呈现以下发展趋势： 5.1 技术创新随着科技的进步，新的制备技术将不断涌现，以提高聚晶金刚石复合片的性能和质量。

5.2 市场需求多样化随着各行业对材料性能要求的不断提高，市场对聚晶金刚石复合片的需求将逐渐多样化。不同领域的需求将推动市场的进一步发展。 5.3 区域市场的增长在发展中国家和新兴经济体，对聚晶金刚石复合片的需求不断增长。这些地区的市场潜力巨大，将成为未来市场增长的主要驱动力。 6. 结论聚晶金刚石复合片市场具有广阔的发展前景。随着工业发展需求的增加和技术创新的推动，市场规模将持续扩大。创新技术、多元化需求和区域市场的增长将成为市场发展的重要趋势。聚晶金刚石复合片制造商和供应商应密切关注市场变化，加强技术研发和市场开拓，以保持竞争优势。

聚晶金刚石复合片的设计方法和应变能的利用(doc 12页)

聚晶金刚石复合片（PDC）的设计方法与应变能的利用摘要：聚晶金刚石复合片（PDC）钻头由于其高渗透率，使用寿命长和生产工艺简单等优点，已经在石油和天然气钻探领域得到了广泛的商业性认可。不过，PDC钻头应用在钻孔高抗压强度和高耐磨性岩石方面所取得的成功却很有限，原因之一就在于刀具容易发生折断。本篇论文就是试验用结构所能承受的应变能的能力来作为在动态和静态负荷条件下刀具抗折断能力的一个指标。当刀具向下钻孔时，刀具会受应力产生形变因此，钻孔时的冲击力就被刀片和PDC钻头吸收转化为应变能。刀具本身能承载的应变能越高，就能吸收越多的冲击能，使应力形变不超过金刚石的拉伸极限。PDC刀具中的各种金刚石/碳化物界面的几何形状和金刚石厚度可以用有限元分析法（FEA）来模拟。这种FEA模型包括了剩余应力负载和模拟冲击负载。应变能承载能力可以通过调整冲击负载使金刚石表面产生临界拉伸压力之后计算出来。之后对每个计算得出的设计结果进行实验室落塔冲击实验。然后将这些设计结果依计算出的承受应变能能力和落塔实验的结果排序。使用这种方法和工具，可以在工具设计时直观的在显示屏上快速的进行性能预测，而不必冒风险去实际钻一个向下钻眼，而且这种方法也可以将剩余应力和钎焊应力合并进去，因此是非常有意义的。简介：PDC刀具面世20多年来，已经对石油和天然气钻探产业产生了巨大的影响。如今在所有钻进进尺中，使用装配了PDC刀片的钻头的比例已经很大。高渗透率、长寿命和工艺简单是PDC钻头的显著优点。但是在钻孔高抗压强度和高耐磨岩石时，PDC钻头表现一般，原因之一就是钻孔坚硬的岩石时容易折断刀具。PDC刀具的断裂韧性是钻头工作是尤其重要的一项指标。新的PDC刀具设计时必须在工地实际应用前对其进行断裂韧性的评估。如何正确的模拟钻孔时刀具受到的冲击是已经被广泛研究的一项课题，并且已经有几种不同的方法被使用。有些是通过对带有标靶和抗冲击板的刀头进行动态冲击的严格冲击实验，还有些是在动态岩石切割实验中被更准确的检测。本篇论文提出了一种新型的方法去评估刀具的韧性。首先将含有各种几何形状的金刚石/碳化物界面和金刚石厚度的PDC钻头用有限元分析法（FEA）进行模拟。这种FEA模型同时包括残余应力负载和模拟冲击负载。应变能承载能力可以通过调整冲击负载使金刚石表面产生临界拉伸压力之后计算出来。使这种应变能作为在动态和静态负荷条件下刀具抗折断能力的一个指标。应变能承载能力越高的PDC刀具的抗折断能力也越高。为验证模型得到的结果，对每个计算出的设计结果进行是实验室落塔实验。从而建立计算所得的应变能承载能力与实际落塔实验的结果之间的对应关系。进而研究出其静态强度与落塔实验结果直接的对应关系。最终我们得到了一种实验室向下冲击试验的方法。数值建模程序：从能量角度分析可以有效地评估动力在力学负载诸多问题。在实验室冲击试验中，能量是从试验设备转移到PDC刀具。在向下钻孔的情况下，能量从PDC刀具传递到形成的坑中。动态负载下的刀具变形将取决于一般的力学参数以及应变波的波速。对应变波的影响一直被忽视此分析，由于声音在PDC的高速传播10公里/秒）[6]。这个假设可能是无效的PDC的假设，供所有加载情况。有了这个假设，动态负荷可近似为一产生相同的最大偏转的等效静负荷。在刀具形变的过程中等效静载荷所作的功相当于将应变能储存在了刀具中。高应变能量容量的设计可以吸收更多的冲击力在失败前。举个例子，假设有两个悬臂梁结构，

2024年聚晶金刚石市场发展现状

2024年聚晶金刚石市场发展现状引言聚晶金刚石（Polycrystalline Diamond，简称PCD）是一种新兴的超硬材料，具有优异的机械、热学和化学性能，在多个领域具有广泛的应用前景。本文将对聚晶金刚石市场的发展现状进行分析，包括市场规模、市场竞争、行业趋势等方面进行探讨。市场规模聚晶金刚石市场规模逐年呈现稳步增长的趋势。随着制造业的发展和技术的进步，聚晶金刚石的需求不断增加。聚晶金刚石广泛应用于机械加工、矿业开采、光电子等领域，其中机械加工领域对聚晶金刚石的需求最为迫切。据市场研究数据显示，聚晶金刚石市场规模在过去五年内年均增长率超过10%。市场竞争目前，聚晶金刚石市场竞争激烈，主要厂商包括国内外知名聚晶金刚石制造商。这些厂商通过技术创新、产品质量和售后服务等方面不断提升竞争力。在市场竞争中，厂商之间主要通过差异化、定制化和高附加值产品来争夺市场份额。另外，一些新兴企业利用低成本优势进入市场，加剧了市场竞争。行业趋势聚晶金刚石市场存在以下几个行业趋势：

1.技术创新：随着科技的进步，聚晶金刚石制造技术不断改进，尤其是超高压高温合成技术的应用，使得聚晶金刚石的性能得到进一步提升。 2.应用拓展：目前，聚晶金刚石主要应用于机械加工领域，但随着新的应用需求的出现，如光电子、电子器件等领域的需求增加，聚晶金刚石市场将得到更多的发展机遇。 3.环境友好：聚晶金刚石具有优异的化学稳定性和高温抗氧化性，能够在苛刻的工作环境下长时间稳定工作，减少材料的消耗和环境污染。 4.国际市场：目前，欧美地区是聚晶金刚石市场的主要发展地区，但亚洲地区的制造业发展迅猛，对聚晶金刚石的需求也在逐渐增加，未来亚洲地区将成为聚晶金刚石市场的重要发展地点。结论聚晶金刚石市场发展迅猛，市场规模不断扩大。面对激烈的市场竞争，聚晶金刚石制造商需要不断改进技术、提高产品质量和服务水平，从而在市场中保持竞争力。未来，聚晶金刚石市场将面临更多的机遇和挑战，行业发展前景广阔。以上为对2024年聚晶金刚石市场发展现状的分析和探讨，通过对市场规模、市场竞争和行业趋势的研究，可以更好地了解聚晶金刚石市场的发展状况和未来趋势，为相关企业的决策提供参考。

一种基于硅和金刚石的三维集成芯片的混合键合方法

一种基于硅和金刚石的三维集成芯片的混合键合方法摘要：一、引言 1.背景介绍 2.研究目的二、硅和金刚石的三维集成技术 1.硅金刚石材料特性 2.传统三维集成技术局限 3.基于硅和金刚石的三维集成芯片优势三、混合键合方法 1.键合原理 2.键合过程 3.键合方法优势四、实验与结果分析 1.实验方法 2.实验结果 3.结果分析五、应用前景 1.电子产品领域 2.医疗器械领域 3.其他潜在应用

六、结论与展望 1.研究结论 2.存在问题 3.未来研究方向正文：一、引言随着科技的飞速发展，电子产品、医疗器械等领域对芯片性能的要求越来越高。集成度更高、性能更优的芯片成为研究人员关注的焦点。硅作为传统的半导体材料，在集成电路领域具有广泛应用。然而，硅材料在微纳米尺度下的线宽限制和功耗问题日益凸显。金刚石作为一种具有优异性能的材料，已成为替代硅材料的研究热点。本文将介绍一种基于硅和金刚石的三维集成芯片的混合键合方法。二、硅和金刚石的三维集成技术 1.硅金刚石材料特性硅和金刚石均为具有良好半导体性能的材料。金刚石具有高硬度、高热导率、高击穿电压等优点，而硅材料在制备工艺方面具有成熟的技术基础。因此，硅金刚石材料兼具了硅和金刚石的优点，为高性能芯片的制备提供了可能。 2.传统三维集成技术局限传统的三维集成技术主要通过硅通孔（TSV）实现，但这种方法存在一定的局限性。首先，随着线宽的缩小，硅材料的电学性能下降，功耗增加；其次，硅通孔的制备过程复杂，且容易产生缺陷；最后，硅通孔的导热性能较

差，不利于高功率器件的散热。 3.基于硅和金刚石的三维集成芯片优势基于硅和金刚石的三维集成芯片具有以下优势：（1）利用金刚石的高热导率特性，提高芯片的散热性能；（2）金刚石的高击穿电压性能，有助于提高芯片的耐压性能；（3）硅金刚石材料的高硬度，有助于提高芯片的耐磨性能；（4）采用混合键合方法，实现硅金刚石材料的高效集成。三、混合键合方法 1.键合原理混合键合方法是一种将硅和金刚石材料通过化学键合、物理键合等手段相结合的方法。该方法利用硅金刚石材料间的相互作用力，实现高效键合。 2.键合过程混合键合方法主要包括以下步骤：（1）清洗硅和金刚石表面，去除杂质；（2）采用化学气相沉积（CVD）或其他方法，在硅金刚石表面制备键合层；（3）将硅金刚石片放置在适当的位置，通过外部压力使两者紧密接触；（4）在适当温度和气氛下，进行键合反应，实现硅金刚石材料的混合键合。 3.键合方法优势混合键合方法具有以下优势：（1）键合强度高，有利于保证芯片的稳定性；

金刚石材料的力学性质及工艺研究

金刚石材料的力学性质及工艺研究金刚石是一种非常硬的材料，可以用于制造工业刀具、切削工具和磨料等。金刚石的硬度可以达到10级以上，是所有材料中最硬的材料之一。除了硬度以外，金刚石还具有一些其他的力学性质，在工业和科学领域具有广泛应用。本文将探讨金刚石材料的力学性质及其制造工艺研究。 1. 金刚石的物理性质金刚石是一种由碳原子构成的晶体物质，具有立方晶系结构。它的硬度高达10级以上，使其具有良好的切削性和抗磨损性。此外，金刚石还具有较高的弹性模量和热导率，使其在高温、高压、高速等极端环境下表现出优异的性能。金刚石的硬度主要源于其晶体结构中的离子键和共价键。离子键是由金刚石晶体格子中的碳离子和氧化物离子之间的电静力相互作用产生的。共价键是由金刚石晶体格子中的碳原子之间形成的，这些原子通过共享电子来维持正负电性的平衡。 2. 金刚石的力学性质除了硬度以外，金刚石还具有其他的力学性质，如弯曲强度、压缩强度、裂纹扩张力等。

弯曲强度是指金刚石材料在受到弯曲负荷时能承受的最大应力。金刚石的弯曲强度通常比压缩强度高，这是因为金刚石的结构不容易在纵向上分解。它的弯曲强度可以达到900兆帕以上，是很多金属和陶瓷材料的数倍以上。压缩强度是指金刚石材料在受到压缩应力时能承受的最大应力。金刚石的压缩强度通常比弯曲强度低，这是因为金刚石的离子键结构容易在横向上分解。它的压缩强度约为150兆帕，是很多金属和陶瓷材料的数倍以上。裂纹扩张力是指金刚石材料在存在缺陷或裂纹时能承受的最大拉伸应力。金刚石的裂纹扩张力很小，约为2兆帕左右。这意味着金刚石材料很容易在存在缺陷或裂纹的情况下发生破裂。 3. 金刚石的制造工艺金刚石的制造工艺很复杂，一般包括金刚石合成和金刚石加工两个过程。金刚石合成是指通过一定的化学反应、高压高温等条件下将碳材料转变为金刚石的过程。目前广泛应用的金刚石合成方法有高压高温法、化学气相沉积法、高能束流法等。其中，高压高温法是最为成熟和广泛应用的一种方法，主要是通过在高温高压下，将碳源和金属催化剂（通常是钴、铁、镍等）放置在装有碳质和金属质的高压固体装置中，通过反应得到金刚石。这种合成方法

聚晶金刚石-稳定器

稳定器稳定器主要用于定向井、大位移井、水平井的井眼轨迹控制，适应合研磨性较高或容井斜的地层（尤其适用于新疆、四川等高研磨地层），有钻柱型和井底型两种结构。整体螺旋稳定器都是用高级优质铬钼合金钢制造的（除无磁外），并经过特殊的热处理工艺达到预期的硬度、强度和抗冲击性能。稳定器所有螺纹是按照API规范制造的，它的耐磨层是采用镶嵌柱状碳化钨硬质合金耐磨材料来保护扶体的，所有扶正器都经过超声波检测。系列螺旋形聚晶金刚石钻具稳定器一、用途螺旋聚晶金刚石钻具稳定器主要用于定向井、大位移井、水平井的井眼轨迹控制，适合于研磨性较高或容易井斜的地层（尤其适用于新疆、四川等高研磨地层），有钻柱型和井底型两种结构。二、特点 1.该工具由工作套、本体、接头和花键套（连接体）等零件组成，工作套采用人工合成金刚石聚晶体作为稳定器的耐磨材料，稳定器的耐磨性和寿命较常规硬质合金稳定器高5倍以上；

2.工作套磨损超标后，可切断连接体、更换工作套，本体和接头可重复使用。三、主要技术参数其余符合石油天然气行业标准（SY/T5051-91）。四、室内及现场试验 1、试验室内试验目的：检查各稳定器的密封性能。试验过程：将稳定器两端用相应的堵头封堵，一端的堵头安装压力表检测试验压力，另一端连接试压泵提供压力源。试验时，首先打开排空阀，开启试压泵，使稳定器内腔中的空气排出并充满清水，然后关闭排空阀，继续增压，观察压力表，并记录相应的压力数据。室内试验结果显示，本稳定器的零件间密封性能良好，在最大试验压力35MPa 时，憋压3小时，压力仅下降1.5MPa，符合要求。 2、现场试验

金刚石的基本性质

材料比重杨氏模量维氏硬度热量系数热膨胀系数金刚石 3.52 99 79000 5.0 3.1 表 1 金刚石膜的性质 Table 1 Properties of chamond film 注:*在所有已知物质中占第一,**在所有物质中占第二,***与茵瓦(Invar)合金相当。性质：又称导热系数，热传导系数（heat transfer coefficient）。反应物质的热传导能力。按傅里叶定律，其定义为单位温度梯度（在1m长度内温度降低1K）在单位时间内经单位导热面所传递的热量。单位为W/(m·K)。是物质的物性常数。在绝大多数方面，CVD 金刚石具有与天然金刚石、人工合成金刚石单晶相似的物理、化学性质。CVD 金刚石由碳元素单一元素组成，里面不含结合剂。但由于它是由金刚石微晶交互生长形成，因此CVD 金刚石是一种聚晶材料。与诸多其他通过薄膜技术生长的材料一样，CVD 金刚石是通过晶核交互生长得到的，且随着晶粒的不

断长大，金刚石层也不断变厚，逐渐长成柱状组织结构。 CVD 金刚石的化学稳定性好，热导率和耐磨性也非常出色。根据所采用的合成技术的不同，可以分别制备出具有特殊性能的材料，为科学研究和工业生产提供新技术、新机会。上表列出了CVD 金刚石与金刚石单晶以及Syndite （元素六PCD 产品）的热学、机械性质，以便比较。CVD 金刚石的机械性能可以通过设计来满足具体应用的要求。CVD 金刚石的多数光学性质都与生长合成出材料的等级有关：一部分经过专门加工制成透光材料（可见光范围内），用作激光窗口等元器件；还有一部分材料虽然看起来是不透明的，但是对于特殊光学元件来说，它们在红外区域理论上具有最大的透过率。

2024年聚晶金刚石市场需求分析

聚晶金刚石市场需求分析 1. 市场概况聚晶金刚石是一种人工合成的超硬材料，具有硬度高、磨损小、耐高温等特点，广泛应用于宝石加工、磨削工具、矿物开采等领域。本文将对聚晶金刚石市场进行需求分析，为企业做出合理的市场决策提供参考。 2. 市场需求 2.1 宝石加工行业宝石加工行业是聚晶金刚石的主要应用领域之一。随着人们对珠宝、首饰的需求不断增加，宝石加工行业也在不断发展壮大。聚晶金刚石作为宝石的切割工具，具有高效、精准的特点，受到宝石加工行业的青睐。因此，宝石加工行业对聚晶金刚石的需求将继续增长。 2.2 磨削工具行业磨削工具行业是聚晶金刚石的另一个重要应用领域。随着制造业的发展，对高精度、高效率的磨削工具的需求不断增加。聚晶金刚石具有优异的切削性能和抗磨损性能，能够满足制造业对磨削工具的要求。因此，磨削工具行业对聚晶金刚石的需求也将持续增长。

2.3 矿物开采行业矿物开采行业是聚晶金刚石的重要应用领域之一。随着资源的稀缺性和开采难度的增加，矿物开采行业对高效、高精度的工具的需求也不断增加。聚晶金刚石具有超硬的硬度和良好的耐磨性能，适合用于矿石的破碎、采掘等工作。因此，矿物开采行业对聚晶金刚石的需求也有望增加。 3. 市场竞争分析 3.1 市场竞争格局聚晶金刚石市场存在着一定的竞争格局。目前，市场上主要的竞争者包括国内外的金刚石材料生产企业。这些企业拥有先进的生产技术和强大的研发能力，并建立了一定的销售网络和客户关系。他们不断推出新产品和创新技术，以满足市场需求。 3.2 市场竞争优势要在竞争激烈的聚晶金刚石市场中脱颖而出，企业需要具备一定的竞争优势。这包括技术优势、品牌优势、成本优势等。技术优势是企业发展的核心竞争力，只有通过持续的技术创新，才能不断提高产品质量和性能。品牌优势可以增强产品的市场认知度和美誉度。成本优势是企业提高市场竞争力的重要手段，通过提高生产效率和降低生产成本，可以实现价格的优势。 4. 市场前景展望聚晶金刚石市场有着广阔的前景。随着科技的进步和制造业的发展，对高精度、高效率的材料的需求将不断增加。聚晶金刚石具有优异的物理和化学性能，适用于多

聚晶金刚石热膨胀系数

聚晶金刚石热膨胀系数聚晶金刚石是一种新型的超硬材料，具有极高的硬度、强度和耐磨性，已被广泛应用于工业领域。与普通金刚石不同的是，聚晶金刚石由许多金刚石颗粒通过高温高压方法粘结而成。这种新型材料的热膨胀系数是一个重要的参数，对于材料的工程应用具有指导意义。热膨胀系数是指物质在温度变化时长度、面积或体积的变化与温度变化之间的比值。对于工程材料来说，热膨胀系数的大小决定了材料在温度变化下的变形程度，从而直接影响材料的使用寿命和性能稳定性。聚晶金刚石的热膨胀系数相对较小，这是其优越性之一。相比较而言，一般金属材料的热膨胀系数较大，容易产生热应力引起的变形和破裂。而聚晶金刚石的较小热膨胀系数使其能够承受更高的温度变化而不易受到破坏，因此在高温环境下具有更好的稳定性和可靠性。聚晶金刚石的热膨胀系数还对其与其他材料的界面结合有重要影响。例如，在涂层材料中使用聚晶金刚石作为增强相时，同样的热膨胀系数可以减少不同材料之间的热应力，提高涂层的粘结强度和耐高温性能。此外，聚晶金刚石的热膨胀系数相对较小，可以提供更好的陶瓷金属膜材料和基板之间的热应力匹配，减少膜材料的开裂和剥落。在工程实践中，根据不同应用的需要，可以优化聚晶金刚石的热膨胀系数。例如，通过调整金刚石颗粒粒径和粒度分布，可以改变材料的热膨胀系数。此外，聚晶金刚石还可以与其他材料进行复合，利

用复合材料的热膨胀系数差异来实现热应力的控制和调节。调节聚晶金刚石的热膨胀系数，有助于提高材料的适应性和可塑性。总结起来，聚晶金刚石的热膨胀系数是衡量其在温度变化下性能稳定性的重要参数。较小的热膨胀系数使聚晶金刚石能够承受高温环境下的变形，具有更好的稳定性和可靠性。热膨胀系数还影响了聚晶金刚石与其他材料的界面结合，通过优化热膨胀系数可以改善复合材料的性能。聚晶金刚石的热膨胀系数的研究不仅对于材料的工程应用具有指导意义，也为其进一步发展和应用提供了科学依据。