کلید عملکرد برتر الماس پلی کریستالی پایدار حرارتی (PCD) تحت شرایط سخت مانند دمای بالا و بار بالا در ترکیب مواد منحصر به فرد و طراحی ریزساختار آن نهفته است. در مقایسه با PCD معمولی، نسخه پایدار حرارتی دارای پیشرفتهای هدفمند در انتخاب مواد خام، بهینهسازی فاز پیوند و پردازش پس از{1}}است، در نتیجه مقاومت حرارتی و عمر مفید آن را به میزان قابل توجهی افزایش میدهد و در عین حال سختی بسیار بالای الماس را حفظ میکند.
ساختار اصلی PCD متشکل از ذرات الماس- تا زیر میکرون- است که با یک فاز پیوندی با هم پخته شده اند. در PCD پایدار حرارتی، اندازه ذرات و شکل کریستالی پودر الماس کاملاً انتخاب میشود و معمولاً از پودر الماس تک کریستالی با خلوص بالا-برای اطمینان از اتصال محکم بین دانهها و قوام مکانیکی کلی استفاده میشود. کنترل توزیع اندازه ذرات بسیار مهم است. اندازه ذرات بیش از حد درشت می تواند مناطق پیوند ضعیف ایجاد کند، در حالی که اندازه ذرات بسیار ریز استحکام ماکروسکوپی لبه برش را کاهش می دهد. یک نسبت معقول تعادلی بین مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر ضربه ایجاد می کند.
فاز پیوند یک عامل مهم تعیین کننده پایداری حرارتی است. PCD معمولی معمولاً از فلزاتی مانند کبالت و نیکل به عنوان کاتالیزور و اتصال دهنده استفاده می کند. این فلزات می توانند تبدیل الماس به گرافیت را در دماهای بالا افزایش دهند و دمای عملیاتی آن را محدود کنند. PCD پایدار حرارتی از یک سیستم اتصال اصلاحشده استفاده میکند، که به طور موثر واکنشهای تبدیل فاز را در دماهای بالا با کاهش محتوای فلز کاتالیزوری یا وارد کردن فازهای اتصال غیرفلزی-بر پایه- سرامیکی یا کاربید، سرکوب میکند. به عنوان مثال، برخی از فرمولها از سیلیسیدها یا بوریدها به عنوان فازهای پل استفاده میکنند که پیوند متالورژیکی بین ذرات را حفظ میکنند و در عین حال فعالیت گرافیتسازی کاتالیزوری را کاهش میدهند و به مواد اجازه میدهند تا پایداری فاز الماس را بالای 700 درجه حفظ کنند.
در مرحله{0}پس از پردازش، PCD پایدار حرارتی تحت بازپخت شدن تحت خلاء{1} درجه حرارت بالا یا حفاظت اتمسفر قرار میگیرد، که باعث میشود فاز کاتالیزوری فلز باقیمانده غیرفعال شود یا به مناطق غیر بحرانی در مرزهای دانهها مهاجرت کند و در نتیجه دمای تجزیه حرارتی و مقاومت در برابر اکسیداسیون را بیشتر بهبود بخشد. این فرآیند به طور قابل توجهی مقاومت در برابر خستگی حرارتی مواد را بدون کاهش قابل توجه سختی بهبود می بخشد و باعث می شود که کمتر مستعد انتشار میکروترک تحت بارهای حرارتی متناوب باشد.
علاوه بر این، عملیات عاملسازی را میتوان روی سطح PCD اعمال کرد تا نیازهای کاربردی مختلف را برآورده کند، مانند تشکیل یک لایه محافظ بسیار نازک از طریق رسوب بخار برای بهبود بیشتر مقاومت در برابر خوردگی یا کنترل ضریب اصطکاک. انتخاب این نوع مواد سطحی ارتباط نزدیکی با استحکام پیوند با ماتریس دارد و لازم است از تطابق شبکه با دانه های الماس اطمینان حاصل شود تا از لایه برداری بین لایه ای ناشی از غلظت تنش حرارتی جلوگیری شود.
به طور کلی، عملکرد برتر PCD پایدار حرارتی ناشی از اثر هم افزایی پودر الماس با دقت انتخاب شده، طراحی بهینه فاز پیوند و فرآیندهای عملیات حرارتی تخصصی است. درک عمیق از مواد اصلی آن نه تنها به انتخاب مواد برای مطابقت با وظایف پردازش کمک می کند، بلکه پایه محکمی برای نوآوری فرآیند بعدی و بهبود عملکرد ایجاد می کند.
