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申請?zhí)枺?span>201280045436
申請人：第六元素研磨劑股份有限公司第六元素有限公司
摘要：本發(fā)明公開了一種包含多晶金剛石材料的主體的多晶金剛石結(jié)構(gòu)，其由顯示出粒間結(jié)合并在其間限定出多個間隙區(qū)的大量金剛石晶粒和至少部分地填充多個間隙區(qū)以形成非金剛石相池的非金剛石相形成，每個所述非金剛石相池具有各自的截面面積。在使用圖像分析技術(shù)以選擇的放大率進(jìn)行分析的圖像中，取決于在多晶金剛石結(jié)構(gòu)的截面總面積中非金剛石相的百分比，多晶金剛石材料的主體的截面總面積中非金剛石相的百分比和非金剛石相池的各自的截面面積的平均值為小于0.7，或小于0.340平方微米，或在約0.005至0.340平方微米之間。本發(fā)明還公開了制備這種結(jié)構(gòu)的方法。
獨(dú)立權(quán)利要求：1.多晶金剛石結(jié)構(gòu)，包含由下述形成的多晶金剛石材料的主體：大量金剛石晶粒，其顯示出粒間結(jié)合并在其間限定出多個間隙區(qū)，以及非金剛石相，其至少部分地填充多個間隙區(qū)以形成非金剛石相池，每個所述非金剛石相池具有各自的截面面積，其中所述多晶金剛石材料的主體的截面總面積中非金剛石相的百分比為約0至5%，當(dāng)使用圖像分析技術(shù)以約1000倍的放大率和1280乘以960像素的圖像面積進(jìn)行分析時，在穿過多晶材料主體的截面分析圖像中所述非金剛石相池的各自的截面面積的平均值為小于約0.7平方微米。
3.多晶金剛石結(jié)構(gòu)，包含由下述形成的多晶金剛石材料的主體：大量金剛石晶粒，其顯示出粒間結(jié)合并在其間限定出多個間隙區(qū)，以及非金剛石相，其至少部分地填充多個間隙區(qū)以形成非金剛石相池，每個所述非金剛石相池具有各自的截面面積，其中所述多晶金剛石結(jié)構(gòu)的截面總面積中非金剛石相的百分比為約10至15%，以及當(dāng)使用圖像分析技術(shù)以約3000倍的放大率和1280乘以960像素的圖像面積進(jìn)行分析時，在通過多晶材料主體的截面的分析圖像中所述非金剛石相池的各自的截面面積的平均值為小于約0.340平方微米。
4.多晶金剛石結(jié)構(gòu)，包含由下述形成的多晶金剛石材料的主體：大量金剛石晶粒，其顯示出粒間結(jié)合并在其間限定出多個間隙區(qū)，以及非金剛石相，其至少部分地填充多個間隙區(qū)以形成非金剛石相池，每個所述非金剛石相池具有各自的截面面積，其中所述多晶金剛石結(jié)構(gòu)的截面總面積中非金剛石相的百分比為約15至30%，以及當(dāng)使用圖像分析技術(shù)以約10000倍的放大率和1280乘以960像素的圖像面積進(jìn)行分析時，在穿過多晶材料主體的截面的分析圖像中所述非金剛石相池的各自的截面面積的平均值為約0.005至0.340平方微米。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的多晶金剛石結(jié)構(gòu)，其中所述多晶金剛石材料的主體具有約6mm或更大的最大尺寸。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的多晶金剛石結(jié)構(gòu)，其中所述多晶金剛石材料的主體具有約0.3mm或更大的厚度。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的多晶金剛石結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包含沿界面結(jié)合到所述多晶金剛石材料的主體的基材。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多晶金剛石結(jié)構(gòu)，其中所述基材和所述多晶金剛石材料的主體之間的界面是基本上非平面的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8中的任一項(xiàng)所述的多晶金剛石結(jié)構(gòu)，其中所述基材包含硬質(zhì)碳化物。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中的任一項(xiàng)所述的多晶金剛石結(jié)構(gòu)，其中所述基材的厚度至少等于或大于所述多晶金剛石材料的主體的厚度。
11.用于鉆穿土地的刀具，包含前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的多晶金剛石結(jié)構(gòu)。
12.用于鉆穿土地的旋轉(zhuǎn)剪切頭的PCD元件，用于采礦或?yàn)r青破碎的沖擊鉆頭或鋤，包含權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的多晶金剛石結(jié)構(gòu)。
13.用于鉆穿土地的鉆頭或鉆頭的部件，包含權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的多晶超硬金剛石結(jié)構(gòu)。
14.用于制備多晶金剛石結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括：提供大量具有第一平均尺寸的金剛石晶粒；設(shè)置所述大量金剛石晶粒使其與用于形成基材的材料主體形成預(yù)燒結(jié)組裝體；以及在約7GPa或更大的超高壓力和金剛石比石墨在熱力學(xué)上更穩(wěn)定的溫度下，以及在用于金剛石的催化劑材料的存在下，處理所述預(yù)燒結(jié)組裝體以使所述金剛石晶粒和沿界面結(jié)合其上的基材燒結(jié)在一起來形成完整的PCD結(jié)構(gòu)；所述金剛石晶粒顯示出粒間結(jié)合并在其間限定出多個間隙區(qū)，非金剛石相至少部分地填充多個間隙區(qū)以形成非金剛石相池，每個所述非金剛石相池具有各自的截面面積，其中所述多晶金剛石材料的主體的截面總面積中非金剛石相的百分比為約0至5%，當(dāng)使用圖像分析技術(shù)以約1000倍的放大率和1280乘以960像素的圖像面積進(jìn)行分析時，在分析圖像中所述非金剛石相池的各自的截面面積的平均值為小于約0.7平方微米；或所述多晶金剛石材料的主體的截面總面積中非金剛石相的百分比為約5至10%，當(dāng)使用圖像分析技術(shù)以約1000倍的放大率和1280乘以960像素的圖像面積進(jìn)行分析時，在分析圖像中所述非金剛石相池的各自的截面面積的平均值為小于約0.340平方微米；或所述多晶金剛石結(jié)構(gòu)的截面總面積中非金剛石相的百分比為約10至15%，當(dāng)使用圖像分析技術(shù)以約3000倍的放大率和1280乘以960像素的圖像面積進(jìn)行分析時，在分析圖像中所述非金剛石相池的各自的截面面積的平均值為小于約0.340平方微米；或所述多晶金剛石結(jié)構(gòu)的截面總面積中非金剛石相的百分比為約15至30%，當(dāng)使用圖像分析技術(shù)以約10000倍的放大率和1280乘以960像素的圖像面積進(jìn)行分析時，在分析圖像中所述非金剛石相池的各自的截面面積的平均值為約0.005至0.340平方微米。
15.形成權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的多晶金剛石結(jié)構(gòu)的方法。
16.參照如同在附圖的圖3至10b中說明的實(shí)施方案的任一實(shí)施方案基本上如上文描述的多晶金剛石結(jié)構(gòu)。
17.參照如同在附圖的圖3至10b中說明的實(shí)施方案的任一實(shí)施方案基本上如上文描述的形成多晶金剛石結(jié)構(gòu)的方法。
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