聚晶金刚石复合片残余热应力的影响因素

残余热应力是影响聚晶金刚石复合片(PDC)性能好坏的最重要因素之一。考虑聚晶金刚石层(PCD)与硬质合金层厚度比以及PDC压制过程中烧结温度的波动对聚晶金刚石复合片残余热应力的影响，在ANSYS中建立PDC模型，运用热-结耦合法分析PDC的残余热应力。计算表明，随着PCD层与硬质合金层厚度比由0.067增加到0.333，PCD层表面中心的压应力由1.61GPa降低到380MPa，PCD层最大径向压应力由1.61GPa降低1.03GPa左右，而PCD层边缘靠近界面附近最大轴向拉应力逐渐增大；随着PDC压制过程中烧结温度由1000℃升高到1500℃，PCD层的最大径向压应力、最大轴向拉应力以及最大剪应力等均逐渐增大。认为，在研究PDC合成新工艺过程中，应在保证PDC使用寿命的前提下尽量降低PCD层与硬质合金层厚度比；必须尽量切断原材料以及人为操作对温度的影响。