[发明专利]用于合成金刚石、立方氮化硼烧结体的腔体组装及组装方法

说明书

技术领域

本发明属钻探、切削刀具用金刚石、立方氮化硼制造领域，具体地说是一种用于合成金刚石、立方氮化硼烧结体的腔体组装及组装方法。

背景技术

    聚晶金刚石、立方氮化硼等超硬材料，是在高温高压条件下将金刚石、立方氮化硼颗粒依靠烧结助剂的作用，烧结形成一体的高性能结构材料。该材料具有超硬材料的耐磨性和强度，是一种优良的切削工具与耐磨材料，广泛的应用于机械加工工具、石油与地质钻头、砂轮修整工具等。

由于超硬材料因制造、组装方法不同，其产品性能也将表现出明显的差异。从目前应用实际看出，超硬材料的质量稳定性、性能均一性，已经提升到主要位置，特别是采用六面顶液压机制备大尺寸烧结体（Φ 40 mm以上）是该领域发展的重要方向。从这一角度来看，合成组装方法上的改进和提高具有更大发展潜力。目前，现有组装结构没有采用合适的金属组合杯子屏蔽污染及除掉杂质，也未充分利用传压保温介质材料与石墨材料结合使用以便起到支撑和减少形变的作用，没有充分考虑压力场和温度场的稳定均一性，同时没有考虑腔体气体等杂质的影响，从而影响金刚石、氮化硼聚晶层的整体性能，会带来如烧结组织结构不均匀，形变严重，崩边，稳定重复性差等问题。严重的影响超硬材料工具的性能。

现在急需一种合成金刚石、立方氮化硼烧结体完整率高，而且有效改善聚晶层的烧结组织结构均一性及致密性的腔体组装及组装方法。

发明内容

本发明的目的是要提供一种用于合成金刚石、立方氮化硼烧结体的腔体组装及组装方法，该组装方法可操作性强，烧结体完整率高，能够有效改善聚晶层的烧结组织结构均一性及致密性，同时能够制备大尺寸超硬材料烧结体。

本发明的技术方案是：

用于合成金刚石、立方氮化硼烧结体的腔体组装，所述腔体组装由叶腊石复合块、石墨加热管、氧化镁杯、铁杯、石墨杯、钼杯、铌杯组成，所述叶腊石复合块中石墨加热管内组装放置的氧化镁杯、铁杯、石墨杯、钼杯、铌杯紧密配合，从外至内依次为氧化镁杯铁杯石墨杯钼杯和铌杯，所述钼杯和铌杯对向扣置。

腔体组装的组装方法，腔体组装组装方法依次采用氧化镁杯经过马弗炉300℃处理1 h，其厚度为1-3 mm；铁杯要求壁厚度为0.1-0.3 mm；石墨杯经过预压压实的石墨或者石墨与触媒混合料，触媒为FeNi、NiMnCo、FeNiMnCo的任一种或混合，其厚度1-6 mm；钼杯厚度为0.1-0.3 mm；铌杯厚度为0.1-0.3 mm；将上述材料从外至内的顺序同时放入带有石墨加热管的叶腊石复合块烧结腔体中。

本发明的有益效果：

1、氧化镁杯能够起到高强度支撑，形变量小，合成完整率高。

2、铁杯，石墨杯，钼杯和铌杯组合件具有屏蔽及吸附杂质作用，超硬材料聚晶层中残余应力小，且分布较均匀，气孔率低。

3、这种烧结组装方法能够制备大尺寸的烧结体（Φ 40 mm以上），稳定性高，操作性强。

附图说明

    图1为用于合成金刚石、立方氮化硼烧结体的腔体组装结构示意图；

图中  氧化镁杯1、铁杯2、石墨杯3、钼杯4、铌杯5、叶蜡石复合块6、加热石墨管7。

具体实施方式

    本发明主要涉及用于合成金刚石、立方氮化硼烧结体的腔体组装和腔体组装的组装方法。本发明采用该腔体组装能够制备大尺寸超硬材料烧结体（Φ 40 mm﹡5 mm以上），能够有效地控制合成腔体的稳定性和压力场、温度场的均一性，使烧结体组织结构致密均匀，同时能够抑制金刚石、立方氮化硼的烧结形变量，从而进一步提高烧结体的质量和完整率。

    该腔体组装由叶腊石复合块6、石墨加热管7、氧化镁杯、铁杯、石墨杯、钼杯、铌杯组成，所述叶腊石复合块中石墨加热管内组装放置的氧化镁杯、铁杯、石墨杯、钼杯、铌杯紧密配合，从外至内依次为氧化镁杯1铁杯2石墨杯3钼杯4和铌杯5，所述钼杯和铌杯对向扣置。所述氧化镁杯要求厚度为1-3 mm；铁杯厚度为0.1-0.3 mm；石墨杯厚度1-6 mm，其成分为纯石墨或者石墨与触媒的混合粉末的压实杯体，触媒为FeNi、NiMnCo、FeNiMnCo的任一种或混合；钼杯厚度为0.1-0.3 mm；铌杯厚度为0.1-0.3 mm。