【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金刚石复合材料，具体涉及到一种低热损伤多主元合金基金刚石复合材料。
技术介绍
1、能源和矿产资源是支撑我国国民经济发展的重要支柱。随着矿产资源的大量开采，相关勘探工作目前已经逐步从过去的浅部(<500m)、中深部(500-1000m)转向深部(>1500m)甚至超深部(>3000m)。然而深部钻探面临高温(150～400℃)、高压(100～150mpa)、高硬度结晶岩等一系列复杂严苛工况，对深孔钻头的强度、韧性、碎岩能力、冷却性能及寿命等均提出更高要求，亟待在钻头材料成分与宏/微观结构设计方面寻求新的突破和创新。
2、目前深孔钻头主要以孕镶金刚石钻头为主，几何构型相对简单，缺少如多孔体、内流道等复杂结构，以及金刚石磨粒有序排布、材料成分梯度分布等特殊微结构，难以满足构件容屑、冷却、缓解应力等多重功能的需求。以热压烧结法为主的传统加工工艺周期长、效率低、成本高且难以用于复杂结构构件成形，严重制约了新型深孔钻头的创新发展。激光3d打印技术基于叠层制造原理可赋予构件本身极大的设计自由度和新颖的微观组织结构，有望为高性能复杂构型金刚石钻头研发及其材料-结构-功能一体化制造提供关键解决方案。
3、在钻头材料发展方面，随着钻探深度增加，岩层复杂多变，金刚石钻头金属结合剂的配方设计需要充分考虑到广谱性要求，成分种类多样化成为重要的发展趋势。中/高熵合金作为典型的多主元合金材料，因“高熵效应”和“扩散惰性”以及优异的力学性能，即高强高韧、高耐磨损性、高硬度等，可与金刚石高度兼容/匹配，是发
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
2、鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
3、因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种低热损伤多主元合金基金刚石复合材料。
4、为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：所述复合材料由镀ti金刚石和多主元合金基体组成；
5、其中，所述多主元合金基体为fcc相，同时包含大量弥散的棒状或粒状l12纳米共格析出强化相，所述金刚石与多主元合金基体的界面厚度为1.6～4.8μm；所述镀ti金刚石的添加量为多主元合金基体的10～20vol％；所述多主元合金的具体成分为(cocrni)xalytiy，其中x+y+y＝100，x为82～94。
6、作为本专利技术所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的一种优选方案，其中：所述ti的平均厚度为0.28～0.46μm。
7、作为本专利技术的另一目的是，克服现有技术中的不足，提供一种低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法。
8、为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：
9、将高纯度的ti粉末与金刚石颗粒充分混合得到混合粉末，采用真空蒸镀方法，将混合粉末在真空条件下进行加热处理，降温后对产物进行筛分，得到镀ti的金刚石颗粒；
10、将镀ti的金刚石颗粒和多主元合金粉末混合均匀，放入球磨机后抽真空并通入氩气，接着进行间歇式球磨，得到金刚石/多主元合金复合粉体；
11、最后通过三维实体建模、路径规划、切片、逐层铺粉以及激光扫描固化对该复合粉体进行激光3d打印成型。
12、作为本专利技术所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述加热处理的温度为800～900℃，所述加热处理的时间为1.5～3h。
13、作为本专利技术所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述氩气的气压控制在0.4～0.6mpa。
14、作为本专利技术所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述球磨的速度为250～300r/min，球磨时间为2～3h。
15、作为本专利技术所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述逐层铺粉中铺粉层厚度为30μm。
16、作为本专利技术所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述体能量密度为η＝p/(vdh)，其中p为激光功率，v为扫描速度，d为铺粉层厚，h为扫描间距。
17、作为本专利技术所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述激光扫描固化的激光功率为120～160w，扫描速度为400～600mm/s，扫描间距为50μm，体能量密度为133.33～266.67j/mm3。
18、作为本专利技术所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述激光扫描固化的策略为条带状扫描与层间扫描矢量旋转复合，所述条带宽度为4mm，层间旋转角度为45～90°。
19、作为本专利技术所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法的一种优选方案，其中：所述激光扫描固化中基板预热温度设定在200～205℃。
20、本专利技术有益效果：
21、(1)本专利技术提供的金刚石/多主元合金复合材料是由镀ti的金刚石与多主元合金的复合粉体通过粉床型激光3d打印成形获得。其中，优化后的粉末成分以及激光成形工艺保证了最终成形件的近全致密以及金刚石颗粒的低水平热损伤；
22、(2)金刚石/多主元合金复合粉体由镀ti金刚石和多主元合金基体组成。其中，镀ti的金刚石颗粒在激光诱导形成的高温动态熔池中可与金刚石中扩散的碳原子结合形成碳化物，从而有效阻碍金刚石颗粒与高温熔池的直接接触，避免金刚石颗粒的石墨化；而多主元合金基体在激光熔化凝固后仍以单一fcc相存在，可保持成分的均匀性，存在的cr和ti元素也为与具有原位碳化物界面层的金刚石颗粒形成良好界面结合提供可能，同时通过有效调控内部合金成分(al和ti的成分)可进一步实现对激光成形组织内部有害脆性相(heusler和laves相)的抑制和有益强化相(l12相)的稳定，进而增强复合材料的综合力学性能；
23、(3)通过对激光能量密度的合理控制以及扫描策略优化，在减少局部热量累积与热应力的同时，也可起到降低金刚石热损伤的作用。
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1.一种低热损伤多主元合金基金刚石复合材料，其特征在于：所述复合材料由镀Ti金刚石和多主元合金基体组成；
2.如权利要求1所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：包括，
3.如权利要求2所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：所述加热处理的温度为800～900℃。
4.如权利要求2所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：所述加热处理的时间为1.5～3h。
5.如权利要求2所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：所述氩气的气压控制在0.4～0.6MPa。
6.如权利要求2所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：所述球磨的速度为250～300r/min。
7.如权利要求2所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：所述球磨的时间为2～4h。
8.如权利要求2所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：所述激光扫描固化的激光功率为120～160W
9.如权利要求2所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：所述激光扫描固化的策略为条带状扫描与层间扫描矢量旋转复合，所述层间扫描矢量旋转的角度为45～90°。
10.如权利要求2所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：所述激光扫描固化的基板预热温度设定在200～220℃。
...【技术特征摘要】
1.一种低热损伤多主元合金基金刚石复合材料，其特征在于：所述复合材料由镀ti金刚石和多主元合金基体组成；
2.如权利要求1所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：包括，
3.如权利要求2所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：所述加热处理的温度为800～900℃。
4.如权利要求2所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：所述加热处理的时间为1.5～3h。
5.如权利要求2所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：所述氩气的气压控制在0.4～0.6mpa。
6.如权利要求2所述的低热损伤多主元合金基金刚石复合材料的制备方法，其特征在于：所述球磨的速度为2...
【专利技术属性】
技术研发人员：马成龙，杨耀耀，朱蓉洁，张振中，顾建戴，刁佳伟，武美萍，
申请(专利权)人：江苏省无锡探矿机械总厂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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