[发明专利]超硬构造及其制造方法

权利要求书

1.一种超硬多晶构造，包含多晶超硬材料主体，所述多晶超硬材料主体包括第一区域和邻近所述第一区域的第二区域，所述第二区域通过超硬材料颗粒的交互生长结合到所述第一区域上；所述第一区域包括多个交替层，每个层的厚度在约5-300微米的范围内；所述第二区域包括多个层，所述第二区域中的一个或多个层的厚度大于所述第一区域中单独的层的厚度，其中：

所述第一区域中的交替层包括与第二层交替的第一层，所述第一层处于残余压应力状态，且所述第二层处于残余张应力状态；

所述第一或第二区域中的一个或多个所述层包括：

大量超硬颗粒，其显示出粒间结合并在颗粒间限定出多个间隙区域，所述超硬颗粒具有相关的平均自由程；以及

非超硬相，其至少部分填充多个所述间隙区域，并具有相关的平均自由程；

与所述非超硬相相关的平均自由程的中值除以对于所述非超硬相的(Q3-Q1)大于或等于0.50，其中Q1是第一四分位，且Q3是第三四分位；以及

与所述超硬颗粒相关的平均自由程的中值除以对于所述超硬颗粒的(Q3-Q1)小于0.60。

2.根据权利要求1所述的超硬多晶构造，其中所述超硬颗粒包含天然和/或人工合成的金刚石颗粒，所述超硬多晶构造形成多晶金刚石构造。

3.根据前述任一项权利要求所述的超硬多晶构造，其中所述非超硬相包含粘合剂相。

4.根据权利要求3所述的超硬多晶构造，其中所述粘合剂相包含钴，和/或一种或多种其它铁族元素，如铁或镍或其合金，和/或元素周期表中IV-VI族金属的一种或多种碳化物、氮化物、硼化物和氧化物。

5.根据前述任一项权利要求所述的超硬多晶构造，进一步包含沿界面结合到所述多晶材料主体上的烧结碳化物基底。

6.根据权利要求5所述的超硬多晶构造，其中所述烧结碳化物基底包含通过粘合剂材料结合到一起的碳化钨粒子，所述粘合剂材料包含Co、Ni和Cr的合金。

7.根据权利要求6所述的超硬多晶构造，其中所述碳化钨颗粒形成所述基底的至少70重量％和至多95重量％；所述粘合剂材料包含约10-50重量％的Ni、约0.1-10重量％的Cr，其余重量百分比包含Co；且其中所述烧结碳化物基底中所述碳化钨粒子的尺寸分布具有以下特征：

少于17％的所述碳化钨粒子的粒径等于或小于约0.3微米；

约20-28％的所述碳化钨粒子的粒径为约0.3-0.5微米；

约42-56％的所述碳化钨粒子的粒径为约0.5-1微米；

少于约12％的所述碳化钨粒子大于1微米；以及

所述碳化钨粒子的平均粒径为约0.6±0.2微米。

8.根据权利要求7所述的超硬多晶构造，其中所述粘合剂还包含约2-20wt％的钨和约0.1-2wt％的碳。

9.根据前述任一项权利要求所述的超硬多晶构造，其中所述第一区域中的每个层的厚度在约30-300微米，或约30-200微米的范围内。

10.根据前述任一项权利要求所述的超硬多晶构造，其中所述第二区域中的所述层的厚度大于约200微米。

11.根据前述任一项权利要求所述的超硬多晶构造，其中所述第一区域中的所述层包含两个或更多个不同的平均金刚石粒径。

12.一种超硬多晶构造，包含第一区域和邻近所述第一区域的第二区域，所述第二区域通过金刚石颗粒的交互生长结合到所述第一区域；所述第一区域包括多个交替层，所述第一区域中的每个层的厚度在约5-300微米的范围内；所述第一区域和/或第二区域中的一个或多个层包括：

大量超硬颗粒，其显示出粒间结合并在颗粒间限定多个间隙区域，所述超硬颗粒具有相关的平均自由程；以及

非超硬相，其至少部分填充多个所述间隙区域，并具有相关的平均自由程；

与所述非超硬相相关的平均自由程的中值除以对于所述非超硬相的(Q3-Q1)大于或等于0.50，其中Q1是第一四分位，且Q3是第三四分位；以及

与所述超硬颗粒相关的平均自由程的中值除以对于所述超硬颗粒的(Q3-Q1)小于0.60。

13.根据前述任一项权利要求所述的超硬多晶构造，其中所述第一区域包括在使用中形成所述超硬多晶构造的最初工作表面的外部工作表面。