Предности перформанси термички стабилног поликристалног дијаманта (ПЦД) произилазе из његовог прецизног дизајна композиције и процеса припреме. Не ради се само о слагању дијамантског праха, већ радије о комбинацији пажљиво одабраних сировина, оптимизованих фаза везивања и специјалног пост-третмана да се направи супертврди композитни материјал који одржава стабилност дијамантске фазе и структурни интегритет на високим температурама. Разумевање метода његовог састава помаже да се схвати суштина формирања перформанси материјала и пружа теоријску основу за избор примене.
На нивоу сировина, термички стабилан ПЦД користи микронски прах од монокристалног дијаманта високе -чистоће- као своју главну компоненту. Величина честица се обично контролише у распону од микрометара до субмикрометра, а униформна расподела величине честица се добија ригорозним просејавањем. Уједначенија величина честица помаже у формирању густе и континуиране граничне мреже зрна, смањујући локалне слабе тачке узроковане значајним разликама у величини честица. Кристални облик сировине такође треба оптимизовати; потпуни кристални облик може повећати контактну површину и снагу везивања између честица, постављајући добру основу за накнадно синтеровање.
Састав везујуће фазе је пресудан у одређивању термичке стабилности. Конвенционални ПЦД (поликристални дијамант) обично користи прелазне метале као што су кобалт и никл као катализаторе и везива. Ови метали катализују трансформацију дијаманта у графит на високим температурама, ограничавајући радну температуру. Термички стабилан ПЦД подразумева значајна прилагођавања његовог састава: смањење садржаја каталитичког метала и увођење керамичких или карбидних-неметалних везујућих фаза на бази карбида, као што су силициди, бориди или нитриди. Ове фазе везивања не учествују у реакцији каталитичке графитизације и одржавају хемијску и механичку стабилност на високим температурама, чиме се значајно повећава температура термичког разлагања материјала.
Процес синтеровања је кључни корак у формирању робусне композитне структуре између дијамантских честица и фазе везивања. Услови високе-температуре и високог-притиска (ХПХТ) дозвољавају микрочестицама дијаманата да се подвргну пластичном току и спајању под вођством фазе везивања, формирајући тродимензионални мрежни оквир. Овај процес захтева прецизну контролу температуре, притиска и времена како би се обезбедило довољно интергрануларног везивања уз избегавање претераног уноса топлоте који би могао да доведе до пре{5}}графитизације.
Пост{0}}третман је важан додатни корак у давању термичке стабилности. Уобичајене методе обухватају високо{2}}температурни вакуум или жарење у заштитној атмосфери, које промовише дифузију, агрегацију или деактивацију заосталих каталитичких метала, смањујући њихову каталитичку активност на границама зрна. Неки процеси такође укључују површинску оксидацију или наношење премаза како би се додатно побољшала отпорност на оксидацију и корозију. Ови накнадни{5}}третмани не реагују бурно са дијамантском матрицом, али значајно побољшавају стабилност материјала при наизменичним топлотним оптерећењима.
Укратко, метода композиције за термички стабилан ПЦД интегрише избор високо{0}}квалитетне дијамантског праха, дизајн ниско-катализних или не-фаза везивања, прецизну ХПХТ контролу синтеровања и циљане процесе пост{3}}третмана. Овај-вишестепени синергистички ефекат омогућава му да задржи ултра-тврда својства дијаманта док показује одличне структуралне и перформансе задржавања у окружењима високих-температура, пружајући поуздану материјалну основу за обраду у екстремним условима.
