一种聚晶复合材料及其制备方法与应用技术

本申请公开了一种聚晶复合材料及其制备方法与应用，涉及复合材料领域，旨在解决现有技术中复合材料硬度不足的技术问题。所述聚晶复合材料，包括：基体；通过黏结剂烧结复合在所述基体上表面的聚晶复合材料；通过黏结剂烧结复合在所述基体上表面的增强相；其中，所述聚晶复合材料包括：晶粒度＞7.0级的金刚石晶粒和晶粒粒径为0.1～20μm的立方氮化硼晶粒。本申请所述聚晶复合材料综合了金刚石复合材料和立方氮化硼复合材料的优点，使得复合后的复合材料致密度得到大幅提升，从而提高了所述复合材料的硬度。合材料的硬度。合材料的硬度。

【技术实现步骤摘要】
一种聚晶复合材料及其制备方法与应用


[0001]本申请涉及复合材料领域，特别涉及一种聚晶复合材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]如今，很多切削工具均是由复合材料制得，所述切削工具被广泛应用于制作切割、铣削、磨削、钻孔、地表钻探和岩石钻孔等领域。在地表钻探和岩石钻孔等领域，对用于制作切削工具的复合材料的硬度要求也较高。
[0003]但现有技术所公开的复合材料在应用于地表钻探和岩石钻孔等领域时，其硬度有待提高。

技术实现思路

[0004]本申请的主要目的是提供一种聚晶复合材料及其制备方法与应用，旨在解决现有技术中复合材料硬度不足的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本申请提出了一种聚晶复合材料，包括：
[0006]基体；
[0007]通过黏结剂烧结复合在所述基体上表面的聚晶复合材料；
[0008]通过黏结剂烧结复合在所述基体上表面的增强相；
[0009]其中，所述聚晶复合材料包括：晶粒度＞7.0级的金刚石晶粒和晶粒粒径为0.1～20μm的立方氮化硼晶粒。
[0010]作为本申请的一些可实施方案，所述增强相包括：弹性模量为1.5～2.0TPa，弯曲强度为14～14.5GPa的碳纳米管。
[0011]作为本申请的一些可实施方案，所述所述聚晶复合材料包括：晶粒度＞7.0级的金刚石晶粒和晶粒粒径为0.1～20μm的立方氮化硼晶粒的步骤，包括：
[0012]所述金刚石晶粒和所述立方氮化硼晶粒的质量比为：30
‑
60:40
‑
70。
[0013]作为本申请的一些可实施方案，所述黏结剂包括：过渡金属及其合金、氧化物、氮化物、碳化物、碳氮化物和碳氧化物中的至少一种。
[0014]作为本申请的一些可实施方案，所述基体包括：晶粒粒度为0.3～1.0μm的第一合金和晶粒粒度＞1.0μm的第二合金的混合晶粒。
[0015]作为本申请的一些可实施方案，所述晶粒粒度为0.3～1.0μm的第一合金与所述晶粒粒度＞1.0μm的第二合金的质量比为20～40:60～80。
[0016]作为本申请的一些可实施方案，所述基体的第一合金包括：碳化钨。
[0017]基于同样的专利技术思路，本申请还提供了一种如上所述聚晶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0018]将所述增强相、所述聚晶复合材料和黏结剂混合，获得中间体；
[0019]将所述中间体与基体压制成块后进行真空热处理，烧结成型，获得聚晶复合材料。
[0020]作为本申请的一些可实施方案，所述真空热处理的处理条件包括：
[0021]绝对真空度为5～30kPa，处理温度为660～1600℃，处理时间为1.6～1.8h。
[0022]基于同样的专利技术思路，本申请还提供了一种如上所述的聚晶复合材料的应用，其特征在于，将所述聚晶复合材料用于制造钻探地面的旋转剪切钻头或冲击钻头。
[0023]本申请所述聚晶复合材料包括：基体；通过黏结剂烧结复合在所述基体上表面的聚晶复合材料；通过黏结剂烧结复合在所述基体上表面的增强相；其中，所述聚晶复合材料包括：晶粒度＞7.0级的金刚石晶粒和晶粒粒径为0.1～20μm的立方氮化硼晶粒。本申请所述聚晶复合材料综合了金刚石复合材料和立方氮化硼复合材料的优点，使得复合后的复合材料致密度得到大幅提升，从而提高了所述复合材料的硬度。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0025]图1为本申请实施例所述聚晶复合材料的结构示意图；
[0026]图2为本申请实施例所述聚晶复合材料的制备方法流程示意图。
[0027]本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0028]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0029]如今，很多切削工具均是由复合材料制得，所述切削工具被广泛应用于制作切割、铣削、磨削、钻孔、地表钻探和岩石钻孔等领域，例如切割、铣削、磨削、钻孔岩石、金属、陶瓷、复合材料和含木材料等。尤其是在地表钻探和岩石钻孔等领域，对用于制作切削工具的复合材料的硬度要求更高，因为切削工具的工作寿命会因为复合材料的破碎或剥落而受到限制。
[0030]但现有技术所公开的复合材料在应用于地表钻探和岩石钻孔等领域时，其硬度有待提高。
[0031]参照图1，本申请所述的一种聚晶复合材料，包括：基体；
[0032]通过黏结剂烧结复合在所述基体上表面的聚晶复合材料；
[0033]通过黏结剂烧结复合在所述基体上表面的增强相；
[0034]其中，所述聚晶复合材料包括：晶粒度＞7.0级的金刚石晶粒和晶粒粒径为0.1～20μm的立方氮化硼晶粒。
[0035]本申请所述聚晶复合材料包括：基体；通过黏结剂烧结复合在所述基体上表面的聚晶复合材料；通过黏结剂烧结复合在所述基体上表面的增强相；其中，所述聚晶复合材料包括：晶粒度＞7.0级的金刚石晶粒和晶粒粒径为0.1～20μm的立方氮化硼晶粒。本申请所述聚晶复合材料综合了金刚石复合材料和立方氮化硼复合材料的优点，使得复合后的复合
材料致密度得到大幅提升，从而提高了所述复合材料的硬度。
[0036]在本申请一些可实施方式中，所述增强相包括：弹性模量为1.5～2.0TPa，弯曲强度为14～14.5GPa的碳纳米管。
[0037]本申请所述的碳纳米管增强相改善了聚晶复合材料内部的颗粒连接结构，使其形成了更多的“cBN
‑
cBN”或“金刚石
‑
金刚石”的连接关系，并且本申请所述的碳纳米管改善了由不同晶粒粒径混合得到的聚晶复合材料中的立方氮化硼颗粒或金刚石颗粒与黏结剂颗粒之间的变形，提高了聚晶复合材料的致密度，从而使得聚晶复合材料的硬度得到大幅提升。
[0038]所述黏结剂平铺与所述基体的表面，所述表面包括平坦部分以及不平坦部分尽可能使聚晶复合材料与基体完全黏合，从而得到稳固性能更好的聚晶复合材料。
[0039]金刚石晶粒是一种超硬材料，其包括大量相互生长的金刚石晶粒，从而形成了限定金刚石晶粒之间的空隙的骨架质量。立方氮化硼复合材料是一种具有优异性能的新型刀具材料，使切削技术发生了革命性变化，它为淬火硬材料提供了一种经济而高效的切削手段。实践证明，立方氮化硼复合材料刀具的成效不仅可提高产品的加工质量，而且也可提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚晶复合材料，其特征在于，包括：基体；通过黏结剂烧结复合在所述基体上表面的聚晶复合材料；通过黏结剂烧结复合在所述基体上表面的增强相；其中，所述聚晶复合材料包括：晶粒度＞7.0级的金刚石晶粒和晶粒粒径为0.1～20μm的立方氮化硼晶粒。2.根据权利要求1所述的聚晶复合材料，其特征在于，所述增强相包括：弹性模量为1.5～2.0TPa，弯曲强度为14～14.5GPa的碳纳米管。3.根据权利要求1所述聚晶复合材料，其特征在于，所述所述聚晶复合材料包括：晶粒度＞7.0级的金刚石晶粒和晶粒粒径为0.1～20μm的立方氮化硼晶粒的步骤，包括：所述金刚石晶粒和所述立方氮化硼晶粒的质量比为：30
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60:40
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70。4.根据权利要求1所述聚晶复合材料，其特征在于，所述黏结剂包括：过渡金属及其合金、氧化物、氮化物、碳化物、碳氮化物和碳氧化物中的至少一种。5.根据权利要求4所述聚晶复合材料，其特征在于，所述基体包括：晶粒粒度为0.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎维明，刘念，郑余，曹莉娟，
申请(专利权)人：四川伽锐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：