一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片及其制备方法

技术特征：
1.一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述聚晶金刚石复合片由下至上分为硬质合金基体，多层结构的聚晶金刚石(pcd)/硬质合金复合梯度层，聚晶金刚石层，所述pcd/硬质合金复合梯度层中，pcd的含量由下至上依次递增，硬质合金的含量由下至上依次递减。2.根据权利要求1所述的一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述硬质合金基体为wc-co合金，wc-co合金中，co的质量分数为5～20％。3.根据权利要求1所述的一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述pcd/硬质合金复合梯度层的顶层中，聚晶金刚石的体积分数≦85％，硬质合金的体积分数≧15％。4.根据权利要求1所述的一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述pcd/硬质合金复合梯度层分n层，所述n为3～10，优选为4～6。5.根据权利要求3所述的一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片，其特征在于：所述pcd/硬质合金复合梯度层中，聚晶金刚石在顶层中的体积分数为65～85％，然后由次顶层至底层，每层减少10～20％的体积分数；硬质合金在顶层中的体积分数为15～35％，然后由次顶层至底层，每层增加10～20％的体积分数。6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：根据pcd/硬质合金复合梯度层的组成，将金刚石微粉与wc-co预合金粉末混合，获得n份不同配比的混合粉，然后在金刚石微粉、wc-co预合金粉末、n份混合粉中分别加入去离子水和添加剂，球磨后获得n 2份浆料，然后将n 2份浆料依次通过3d打印设备打印，获得生坯，生坯经超高温高压烧结后即得聚晶金刚石复合片。7.根据权利要求6所述的一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片的制备方法，其特征在于：所述金刚石微粉的粒径≦0.5mm，优选为0.1～0.3mm，所述wc-co预合金粉末的粒径≦0.08mm，优选为0.03～0.08mm。8.根据权利要求6所述的一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片的制备方法，其特征在于：所述添加剂包含瓜尔胶、甘油、六偏磷酸钠，所述n 2份预用浆料中，瓜尔胶的质量分数均为0.2～2.5％，甘油的质量分数均为0.5～5％，六偏磷酸钠的质量分数均为0.1～1％，所述n 2份浆料的固含量均为45～75wt％。9.根据权利要求6所述的一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片的制备方法，其特征在于：所述打印的工艺参数为：所用打印设备的喷嘴直径为0.1～3.5mm，层高为0.04～1.17mm，挤出速率为5～200mm/s，挤出流量为80～200％。10.根据权利要求6所述的一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片的制备方法，其特征在于：所述超高温高压烧结的压力为5～7.5gpa，超高温高压烧结的温度为1400～1650℃，超高温高压烧结的时间为300～1000s。

技术总结
本发明一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片及其制备方法，所述聚晶金刚石复合片由下至上分为硬质合金基体，PCD/硬质合金复合梯度层，聚晶金刚石层，所述PCD/硬质合金复合梯度层中，PCD的含量由下至上依次递增，硬质合金的含量由下至上依次递减。本发明采用浆料直写3D打印法制作功能梯度结构聚晶金刚石复合片，本发明中聚晶金刚石复合片存在中间过渡层，缓减了金刚石与硬质合金之间的粘接性差的情况，改善了界面间的结合强度。采用浆料直写3D打印制备方法可以实现功能梯度结构聚晶金刚石复合片的流水线生产，提高生产效率；并可以根据生产实际调整梯度层的层数及粉末质量比，完成功能梯度结构聚晶金刚石复合片的个性化生产。能梯度结构聚晶金刚石复合片的个性化生产。能梯度结构聚晶金刚石复合片的个性化生产。


技术研发人员：张绍和 王娅妮 何焘 孔祥旺 苏舟 吴晶晶 吴冬宇 刘磊磊
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2022.02.28
技术公布日：2022/5/20