金刚石复合片

当前金刚石复合片发展的方向主要有：

1、聚晶金刚石层不断加厚，由最初的不足1mm发展到现在的2-4mm，产品的寿命也随之提高。

2、金刚石晶粒越来越细，耐磨性和抗冲击性综合性能提高。

3、通过优化工艺或脱Co、增加耐热层等工艺，提高热稳定性。4、界面结构的优化，改善界面应力。

5、产品直径不断加大，提高合成效率。

6、改善烧结效果，减小性能差异。

人造金刚石复合片是超硬材料类，这个超字不具体，范围很广。超硬材料就是洛氏硬度（HR），布氏硬度（HB），维氏硬度（HV）很高的材料。一般的45#刚HR是30-60，最硬的天然金刚石。这个概念涵盖范围很广，高硬度钢、高硬度陶瓷、人造钻石等等都可以算。随着技术的进步，目前行业内研发出了新型金刚石复合片，有屋脊型，钢盔型，面包片等以下列异形片，在不影响磨耗比的情况下大大提高了金刚石复合片的抗冲击韧性，推动了金刚石复合片技术上升了一个新台阶。2100433B

是一种金刚石和硬质合金基体组成的复合材料，具有硬度高、耐磨性好的特点，广泛应用于石油钻井、地质勘探、煤田钻采钻头上和机械加工工具等行业。

钻采类金刚石复合片：适用于软到中硬地质钻井，具有较高的抗冲击韧性和热稳定性，耐热温度可达750℃（两分钟），此类产品备有平面及多种槽面结合型，并可根据用户需要设计槽型、研磨、抛光、倒角等，可提供特殊形状的产品。

机械刀具类金刚石复合片：适用于切削高硬度合金、木材、陶瓷等非金属、非铁金属及其他金属的切削及加工，具有较高的硬度与耐磨性，切削精度高，同时可根据用户需要，将产品加工成长方形、三角形、扇形等形状，可用于制作耐磨器件、钻头、顶尖及钻头齿（有球面形、锥形）等。

国内专业生产金刚石复合片的公司主要有河南亚龙等，通过引进国际先进技术，加强自身技术开发力量培养，采用新型高效触媒以及新工艺，生产的金刚石复合片具有多种齿型结构，界面结合牢固、均匀，有较高的耐磨性、热稳定性和较强的抗冲击韧性等特点。

PDC钻头是当今石油和天然气勘探开发行业广泛使用的一种破岩工具，它有效地提高了机械钻具，缩短了钻井周期 。

金刚石复合片（PDC—Polycrystalline DiamondCompact）是采用金刚石微粉与硬质合金衬底为原料，在超高压高温条件下烧结而成的复合超硬材料，它既具有金刚石的硬度与耐磨性，又具有硬质合金的强度与抗冲击韧性，是一种卓越的切削工具与耐磨工具材料，现已广泛地应用于金属与非金属切削刀具、木材加工刀具、石油与天然气钻头等许多领域。PDC研发及其在石油、天然气钻头方面的应用历史已过去了35年，在这漫长的旅程中许多科学研究者为此作出了杰出的贡献。

在PDC研发方面，GE公司1970年公布，1972～1973年正式进行商品化生产的Compax具有划时代意义，而该公司1976年叉推出了专用于石油、天然气的PDC系列产品——Stratapax钻井钻头用PDC，为钻头的研制提供了良好的基础。自此以后许多PDC制造公司在技术创新上也取得了重大进展，其中美国合成公司（US Synthetic）制造的金刚石层更厚、更耐冲击的PDC于20世纪90年代中期进入钻井市场后，使PDC钻头的钻井效果显著提高。1997年该公司即成为了市场份额的领头羊。

我国郑州三磨所于1987年研制成功PDC并逐步进入钻井市场，虽然产品性能还不完美，但其却以极低廉的价格赢得了我国刚起步的钻头制造业的青睐。

1992年郑州新亚复合超硬材料有限公司建成投产后，对PDC的制造技术作了持续不断的改进，使PDC的性能有了长足的进步。

PDC石油、天然气钻头的开发与应用也可追溯到30多年前，1973年Tulsa大学钻井研究中心与GE公司所进行的最初的平面PDC钻头设计以及在美国几大油田进行的几次现场钻井试验具有开创性、里程碑性的重大意义。自此以后，钻头制造商也不断在钻头设计、制造与使用诸多方面作了不懈的努力和持续的改进，才得以使PDC钻头在石油、天然气钻井中广泛推广，并给PDC及其钻头制造业、石油与天然气开采业带来丰厚的经济回报。

1985年我国四川石油管理局与美国克里斯坦森（Eastman Christensen）公司合资建立了川石一克里斯坦森金刚石钻头公司。

1994年新疆石油管理局与Halliburtos的secarity DBS公司合资建立了新疆一帝陛艾斯钻头工具公司，这两家企业都利用了国外成熟的PDC钻头制造技术，有力地促进了我国PDC钻头的制造与应用技术的进步、促进了PDC钻头在我国各大油田的推广和普及 。

该钻头整体没有活动的零部件，结构比较简单，是20世纪80年代世界钻井三大新技术之一。现场使用证明，金刚石复合片钻头在软-中硬地层中钻进时，有速度快、进尺多、寿命长、工作平稳、井下事故少、井身质量好等优点。并且相对于金刚石钻头具有成本低，适用范围广等优势。

国内金刚石复合片钻头的研究应用最初由西安煤科院研发设计，经过多年的发展，复合片钻头无论是质量还是应用范围都取得了巨大的改进。

1、力平衡设计使钻头具有良好的导向性，适应配合井下马达应用于定向钻井，具有较小的径向震动；

2、不同结构的专利PDC复合片在钻头不同位置的合理布置使钻头具有较强的攻击性和抗研磨性；

3、强攻击性设计可使钻头获得较高的机械钻速；

4、在岩层中的钻进能力是普通合金钻头的10-30倍，提高了作业效率；

5、因为PDC钻头的材料主要为铸造碳化钨和金刚石复合片，所以它寿命长，价值高。