本發明涉及超硬復合材料技術領域，具體公開了一種新型聚晶金剛石制品，包括聚晶金剛制品本體，聚晶金剛制品本體包括聚晶金剛石體和包裹在聚晶金剛石體外表面的外圍金屬層，聚晶金剛石體和外圍金屬層之間通過高溫高壓合成為一體結構，制備時采用能夠對扣的且內徑不同的大、小兩個屏蔽杯成型壓實物料，隨后進行高溫高壓燒結并經過磨削即可。本發明克服了現有聚晶金剛石復合片作為兩種不同材料的復合體，殘余內應力難以完全消除的問題，從而提高聚晶金剛石工具的穩定性及使用壽命。

技術領域

本發明屬于超硬復合材料技術領域，具體涉及一種新型聚晶金剛石制品及其制備方法。

背景技術

自上世紀50年代人工合成金剛石成功以來，金剛石及其制品就被廣泛應用于工業生產。近年來，通過將金剛石微粉進行高溫高壓燒結得到的聚晶金剛石(PCD)，因其具有單晶金剛石的高硬度、高耐磨性，同時具備各向同性，無解理面的特點，廣泛應用于油氣鉆探、工程掘進、切削工具等領域。

聚晶金剛石在工業應用中，通常以復合體的形式呈現，即由硬質合金基體和聚晶金剛石層復合而成。例如，石油鉆探領域用聚晶金剛石復合片(PDC)，是將金剛石微粉和硬質合金基體在高溫高壓下燒結為復合片，之后通過釬焊將復合片的硬質合金基體焊接至鉆頭體上作為切削齒，即為PDC鉆頭。PDC鉆頭在鉆進時，工況條件較為苛刻，其不僅承受泥漿的沖蝕作用，同時還承受切削過程中的摩擦、沖擊而產生的熱效應。然而，由于聚晶金剛石復合片為復合體，硬質合金基體與聚晶金剛石層存在熱膨脹系數、彈性模量的差異，故復合體不可避免的存在一定殘余內應力。因此，在PDC鉆頭鉆進過程中，最終鉆頭失效往往因為PCD層因應力作用而剝離、破裂所致。即使較為常見的磨損失效，也是因為硬質合金基體硬度低于金剛石，因此鉆進時硬質合金基體先行磨損，導致PCD層邊緣“懸空”，有效支撐力消失，引起PCD層出現微裂紋而加速磨損。

目前，隨著鉆探理念的革新，深層位復雜硬質巖層中的能源開采技術取得迅猛發展，鉆井平臺對鉆進效率及穩定性提出了更高的要求。而作為切削齒的聚晶金剛石復合片雖然性能在逐步提高，但由于復合片是兩種不同材料的復合體，其始終難以完全消除殘余內應力造成的不利影響，這限制了聚晶金剛石復合片的應用上限。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種新型聚晶金剛石制品及其制備方法，克服了現有聚晶金剛石復合片作為兩種不同材料的復合體，殘余內應力難以完全消除的問題，從而提高聚晶金剛石工具的穩定性及使用壽命。

本發明采用的技術方案如下：

一種新型聚晶金剛石制品，包括聚晶金剛制品本體，所述聚晶金剛制品本體包括聚晶金剛石體和包裹在聚晶金剛石體外表面的外圍金屬層，所述聚晶金剛石體和外圍金屬層之間通過高溫高壓合成為一體結構。

進一步的，所述聚晶金剛石體的外表面被外圍金屬層部分包裹或者是被外圍金屬層全部包裹。

進一步的，所述外圍金屬層的厚度為0.1-3mm。

進一步的，所述聚晶金剛制品本體的邊角處設置有倒角。

進一步的，所述聚晶金剛制品本體的整體外形為圓柱體或多楞柱或長方體結構。

一種新型聚晶金剛石制品的制備方法，包括如下步驟：

(1)取單一粒度或者是不同粒度混合的金剛石微粉和粘結劑混合均勻；

(2)將步驟(1)中混合均勻的物料放入到可以對扣的且內徑不同的大、小兩個屏蔽杯中，然后將兩個屏蔽杯對扣并壓實物料，即得到聚晶金剛制品本體的合成坯；

(3)將步驟(2)中的聚晶金剛制品本體的合成坯在高溫高壓條件下燒結合成，即可得到聚晶金剛制品本體的毛坯；

(4)對步驟(3)中得到的毛坯進行磨削加工，通過外圓磨削的工藝將大屏蔽杯磨除，保留小屏蔽杯的部分，小屏蔽杯即為成品聚晶金剛制品本體中的外圍金屬層。