项目简介

　　随着硬岩、软硬夹层等苛刻复杂工况的增多以及工程对工作效率的要求，破岩机械的核心部件抗冲击能力、服役寿命面临新的挑战。聚晶金刚石复合片（PDC）凭借其优良性能，可用于提升破岩机械的效率和服役寿命。但国产PDC因韧性差、穿透能力弱、抗冲击性能低，致使高端PDC市场一直被国外产品垄断，PDC制造业发展面临新的挑战。郑州机械研究所有限公司联合河南四方达超硬材料股份有限公司、宁波中机松兰刀具科技有限公司、中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司、中南大学、吉林大学等组成产学研用创新团队，突破了高韧性PDC的材料-结构-合成-连接等关键技术，实现了高韧性PDC的自主制造，并广泛应用于破岩机械中。项目取得的主要科技创新如下：

　　1.研发了破岩机械用高强韧聚晶金刚石原料与组元配比。开发了多元合金粘结剂替代纯钴，提高了聚晶体键合强度；开发了聚晶原料净化纯化、表面处理、纤维增韧等提性技术，提升了PDC抗冲击性能。

　　2.设计了多层梯度过渡结构和非平面连接结构，降低了PDC聚晶层与硬质合金层界面应力，分散了冲击力，降低了聚晶层崩碎或从基体上剥离脱落风险。

　　3.揭示了合成工艺参数对聚晶金刚石界面反应过程、结构与复合性能影响规律，开发了聚晶金刚石复合片二次加压加热保温合成工艺，提高了PDC整体抗冲击性能。

　　4.开发了聚晶金刚石复合片高可靠钎焊技术，通过调控钎缝韧-脆相比例、预置中间层缓解应力，提高了接头强度和工具破岩效率，延长了使用寿命。

　　项目先后通过了国家科技重大专项等项目验收和由3位院士领衔的科技成果评价，项目整体技术国际先进，PDC复合片钎焊强度和抗冲击性指标处于国际领先。授权专利30项，其中发明专利13项，形成了PDC专利池；制订团体标准1项，发表论文27篇。

　　项目研发的高韧性PDC性能优异、质量稳定，满足了破岩机械对PDC的工程需求；项目技术填补了国内空白，打破了国外技术垄断，实现了高韧性PDC的进口替代，并远销欧美、东南亚等多个国家和地区；近三年，实现新增销售收入13.2亿元。

　　获奖等级：三等奖

　　完成单位：郑州机械研究所有限公司；河南四方达超硬材料股份有限公司；宁波中机松兰刀具科技有限公司；中铁工程装备集团隧道设备制造有限公司；中南大学；吉林大学；中煤科工西安研究院（集团）有限公司