[发明专利]一种聚晶金刚石及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

（1）将纳米金刚石粉体进行加热净化处理，然后压制成型，得到纳米金刚石预压坯；

（2）将步骤（1）所述纳米金刚石预压坯表面进行包覆，放入模具中，进行升压升温烧结，保温后降温降压，随后将样品表面的包覆物进行剥离，得到聚晶金刚石；

步骤（2）所述升压升温烧结包括：

步骤（2）所述升压后的压力为13~16Gpa；步骤（2）所述升温后的温度为1800~2300 ℃；步骤（2）所述保温的时间为10-80 min；

其中，所述包覆所用的材料包括六方氮化硼或氧化镁中的任意一种；不同晶粒尺寸的所述聚晶金刚石采用不同的包覆材料。

2.根据权利要求1所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，所述包覆材料为六方氮化硼，所述聚晶金刚石的晶粒尺寸为微米级；

所述包覆材料为氧化镁，所述聚晶金刚石的晶粒尺寸为纳米级。

3.根据权利要求1所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述加热净化的温度为700~1150 ℃；

或/和，步骤（1）所述加热净化后的保温时间为50~300 min；

或/和，步骤（1）所述加热净化的升温速率为3-50 ℃/min；

或/和，步骤（1）所述加热净化的降温速率为3-50 ℃/min；

或/和，步骤（1）所述加热净化的气氛为保护性气氛；

或/和，所述保护性气氛的气体流速为10~100 ml/min；

或/和，所述保护性气氛包括氩气、氮气、氩氢混合气、氮氢混合气。

4.根据权利要求1所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述压制成型的方法包括冷压成型。

5.根据权利要求1所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述包覆的厚度为0.1~0.5mm。

6.根据权利要求1所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述升压升温烧结包括：

先升压，保压后开始升温；

或/和，步骤（2）所述降温降压同时进行；

或/和，步骤（2）所述升温的升温速率为10~100 ℃/min。

7.根据权利要求5所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述降压的降压速率为0.05-0.3 Gpa/min ；

或/和，步骤（2）所述降温的降温速率为10~100 ℃/min；

或/和，在将样品表面的包覆物进行剥离后，继续进行清洁、干燥。

8.根据权利要求1-7任一项所述的聚晶金刚石的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

（1）以10~100 ml/min的气体流速在放有纳米金刚石粉体的管式炉中通入氩气，以3-50℃/min的升温速率升温至700~1150 ℃，保温50~300 min，随后以3-50 ℃/min的降温速率，然后冷压成型，得到纳米金刚石预压坯；

（2）将步骤（1）所述纳米金刚石预压坯表面进行包覆，放入模具中，先升压至13~16GPa，保压后开始以10~100 ℃/min的升温速率升温至1800~2300 ℃，随后以10~100 ℃/min的降温速率同步进行降温降压，随后将样品表面的包覆物进行剥离，清洁、干燥，得到聚晶金刚石。

9.一种聚晶金刚石，其特征在于，所述聚晶金刚石由权利要求1-8任一项所述的聚晶金刚石的制备方法制备得到，所述聚晶金刚石的晶粒尺寸从纳米至毫米量级调控。

10.一种聚晶金刚石的用途，其特征在于，所述用途包括将如权利要求9所述的聚晶金刚石用于机械加工和/或能源钻探。