Plačiai paplitęs PDC (polikristalinio deimantinio kompozito) įrankių taikymas naftos gręžimo, geologinių tyrimų ir didelio{0}}atsparumo nusidėvėjimui-apdirbimo srityje yra susijęs su didelio kietumo, didelio atsparumo dilimui ir gero atsparumo smūgiams privalumais, kuriuos suteikia jų unikali kompozicinė struktūra. Tačiau šio pranašumo suvokimas visų pirma priklauso nuo mokslinio medžiagų parinkimo. Medžiagos sudėtis, sukibimo fazės charakteristikos ir įrankio paviršiaus sluoksnio bei matricos mikrostruktūra tiesiogiai lemia jo eksploatacines savybes ir tarnavimo laiką skirtingomis darbo sąlygomis. Todėl tikslus medžiagų suderinimas, pagrįstas taikymo reikalavimais, yra būtina sąlyga norint išnaudoti PDC įrankių potencialą.
Pagrindinę PDC įrankio struktūrą sudaro paviršinis polikristalinio deimanto (PCD) sluoksnis ir apatinė cementuoto karbido matrica. Šių dviejų sluoksnių medžiagos savybės ir sinergetinis poveikis lemia bendrą našumą. Paviršiaus PCD sluoksnis atlieka pagrindines pjovimo ir uolienų-laužymo užduotis, o medžiagos parinkimo pagrindas yra deimantų miltelių kokybė ir dalelių dydžio pasiskirstymas. Didelio -grynumo vieno-kristalinio deimantų milteliai užtikrina stipraus kovalentinio ryšio tinklo susidarymą tarp grūdelių, taip išgaunant kietumą ir atsparumą dilimui, artimą natūralaus deimantui. Grūdelių dydžio pasiskirstymas turi subalansuoti makroskopinį stiprumą ir mikroskopinį pjovimo aštrumą; Smulkaus-grūdėjimo deimantų sluoksniai pasižymi didesniu atsparumu dilimui ir yra tinkami labai abrazyviems dariniams ar medžiagoms apdirbti, o stambiagrūdžiai deimantiniai sluoksniai turi pranašumų dėl atsparumo smūgiams ir yra tinkami sąlygoms, kuriose yra kietų dalelių arba pertrūkių smūgių.
Sujungimo fazės medžiaga yra pagrindinis veiksnys, turintis įtakos PCD sluoksnio terminiam stabilumui ir ilgaamžiškumui. Įprasti PCD įrankiai kaip katalizatoriai ir rišikliai dažnai naudoja pereinamuosius metalus, tokius kaip kobaltas ir nikelis. Šie metalai katalizuoja deimanto virsmą grafitu aukštoje temperatūroje, ribodami įrankio darbinę temperatūrą ir tarnavimo laiką. Esant aukštai-temperatūrai, dideliam-greičiui ar stipriam šiluminiam šokui, pirmenybė turėtų būti teikiama mažo-katalizinio-aktyvumo arba nemetalinio sujungimo fazėms (pvz., silicidams, boridams ir karbidams). Šios medžiagos gali veiksmingai slopinti grafitizaciją, pakeldamos terminio skilimo temperatūrą iki virš 700 laipsnių, išlaikant pakankamą grūdelių ribos sukibimo stiprumą, leidžiantį įrankiui išlaikyti pjovimo našumą net ir ekstremaliomis sąlygomis.
Renkantis pagrindinę cementinio karbido matricos medžiagą, pirmenybė teikiama tvirtumui ir tvirtinimo patikimumui. Dažniausiai naudojami volframo-kobalto lydiniai (pvz., WC-Co) pasižymi puikiu atsparumu smūgiams, tvirtumu ir apdirbamumu, suteikia tvirtą mechaninę PCD sluoksnio atramą, sugeria ir išsklaido pjovimo metu susidarančias smūgines apkrovas ir neleidžia deimantiniam sluoksniui lūžti dėl per didelio trapumo. Kobalto kiekį matricoje galima reguliuoti taip, kad būtų pasiekta pusiausvyra tarp kietumo ir kietumo: didelis kobalto kiekis padidina kietumą, bet šiek tiek sumažina kietumą, tinka didelio{4}}smūgio darbams; mažas kobalto kiekis lemia didesnį kietumą, tinka atsparumui nusidėvėjimui esant stabilioms apkrovoms. Be to, matricos tankio vienodumas ir sukepinimo tankis taip pat turi įtakos bendram stiprumui ir turi būti užtikrintas griežtai kontroliuojant gamybos procesą.
Medžiagų parinkimas reikalauja tikslinio optimizavimo įvairiems taikymo scenarijams. Pavyzdžiui, gręžiant naftą ir dujas su labai abrazyviniais smiltainio ir kalkakmenio dariniais, geriau naudoti smulkiagrūdį deimantinį sluoksnį su maža-katalizine rišimo faze (PCD), suporuotą su cementuoto karbido matrica, kurioje yra vidutinio kobalto kiekio, kad būtų subalansuotas atsparumas dilimui ir smūgiams. Atliekant geologinių tyrinėjimų šerdies operacijas, susidūrus su žvyro ar tarpsluoksnių smūgiais, deimantų grūdelių dydis gali būti atitinkamai padidintas ir matricos kietumas, siekiant sumažinti danties lūžio riziką. Tiksliojo apdirbimo srityse, pvz., didelio -silicio aliuminio lydiniuose, siekiant sumažinti įrankių sukibimą ir paviršiaus pažeidimus, be atsparumo dilimui, reikia atsižvelgti į mažą medžiagos trinties koeficientą ir cheminį inertiškumą.
Apibendrinant galima pasakyti, kad PDC įrankių medžiagų parinkimas yra sisteminga užduotis, apimanti deimantų miltelių kokybę, surišimo fazės charakteristikas ir cementuoto karbido matricos veikimą. Tik moksliškai suderinus kiekvieno sluoksnio medžiagas ir konstrukcinius parametrus, atsižvelgiant į konkrečių darbo sąlygų kietumą, abrazyvumą, atsparumą smūgiams ir temperatūros sąlygas, galima užtikrinti puikų įrankio stabilumą ir ilgaamžiškumą, tuo pačiu užtikrinant efektyvų pjovimą ir uolienų skaldymą, taip užtikrinant patikimą techninę pagalbą sudėtingoms darbo aplinkoms.
