配可以在所述结构中产生高残余应力。使用含有渐变的碳化物含量的钨或钛层可以避免所述残余应力不匹配，例如在超硬材料界面附近含有大约90%或更高的碳化物，并且在要与非活性硬焊接合连接的界面处含有50%或更低的碳化物含量。
[0039]图3示出了如本文所述的超硬结构的一个示例性实施例，在这一阶段的处理中已经将所述金属材料30层施加或沉积到所述TSP本体34的基体界面表面32上，用于后续的基体接接的目的。在一个示例性实施例中，金属材料30是钨，并且通过CVD、PVD或溅射工艺提供。所施加的金属材料30的量依赖于是需要沿所述基体界面表面32的表面涂层还是需要在所述TSP本体中形成从所述基体界面表面延伸一部分深度的渗入区域。是需要表面层还是渗入区域将依赖于多个因素，例如所使用的基体及硬焊材料的类型，以及最终用途应用。
[0040]在TSP切割边缘或工作面需要最大热保护的情形中，可能需要提供了涂覆表面的处理。附加阻挡涂层可以优化所述TSP本体内的热梯度，并且从而延长切割寿命。在一个提供了涂覆表面的示例性实施例中，所述涂层可使从TSP本体的基体界面表面测量的厚度增加约I至5微米、约5至20微米以及多于约20微米。
[0041]在所述基体与TSP本体之间需要增强的附接强度的情形中，可能需要在所述TSP本体内提供渗入区域的处理，所述附接强度由硬焊材料(除了所述TSP本体的表面)与TSP本体中包含所述金属材料的区域的结合来提供。在一个需要金属材料渗入的示例性实施例中，所述渗入深度可以在约I至20微米范围内。
[0042]在金属材料被另外选择为用作阻挡材料的实施例中，所述金属材料的存在用于防止来自硬焊接合和/或基体的成分向所述TSP本体内不需要的迀移。另外，此阻挡金属材料的存在可以用于阻止来自所述TSP本体的任意材料向邻近的硬焊接合部或基体不需要的渗入。
[0043]一旦所述TSP本体被处理为包括所述金属材料，在硬焊附接至所述基体之前可以对其进一步处理。在施加到所述TSP本体上的所述金属材料已经包含碳化物的情况下，可以不经过进一步处理而将TSP本体硬焊。在施加到所述TSP本体上的所述金属材料是碳化物形成物并且尚不含有碳化物的情况下，需要进行进一步处理以形成所需碳化物成分。在一个示例性实施例中，这样的进一步处理可以包括在约700至1500°C范围内的高温下渗碳所述金属材料。在一个示例性实施例中，所述渗碳处理在约900°C的温度下执行充足时间以产生所需碳化物。还可以操纵温度及时间以在所述金属层中产生所需的梯度条件。
[0044]在所述金属材料中形成所述碳化物成分的步骤(例如通过渗碳)可以与将TSP本体硬焊到基体上的步骤相互分开地及独立地执行。可以在硬焊步骤期间执行形成所述碳化物成分的步骤，例如在将TSP本体与硬焊材料连接在一起的前一刻。
[0045]本文所述的能用于形成超硬结构的合适的非活性硬焊材料包括那些选自包含下面的组的材料:Cu、N1、Mn、Au、Pd、它们的组合及合金。示例性合金包括那些具有下面的组分及液体温度(LT)与固体温度(ST)的合金，其中组分含量以重量百分比计:40Ni，60Pd，LT = ST = 1238°C ;70Au，22Ni，8Pd，LT = 1037°C，ST = 1005°C ;35Au，31.5Cu，14Ni，10Pd，9.5Mn，LT = 1004°C, ST = 971 °C ；52.5Cu，9.5Ni，38Mn，LT = 925°C, ST = 880°C ;31Au，43.5Cu，9.75Ni，9.75Pd，16Mn，LT = 949°C，ST = 927°C ;54Ag，21Cu，25Pd，LT = 950°C，ST =900°C ；67.5Cu，9Ni，23.5Mn，LT = 955°C, ST = 925°C ；58.5Cu，10Co，31.5Mn，LT = 999°C,ST = 896°C ;35Au，31.5Cu，14Ni，10Pd，9.5Mn，LT = 1004°C,ST = 971°C ;25Su，37Cu，1Ni，15Pd，13Mn，LT = 1013°C, ST = 970°C ;以及 35Au，62Cu，3Ni，LT = 1030°C, ST = ΙΟΟΟ?。
[0046]所述TSP本体(包括含碳化物基体界面表面)通过所述硬焊材料在足够熔化所述硬焊材料的高温条件下被连接至所述基体。可以通过使用传统的硬焊技术形成所述硬焊接合，例如通过真空硬焊、感应硬焊等。因此本文所公开的超硬结构的另一个特征在于所述TSP本体在高温而非高压下通过硬焊被附接至基体，即不需要将TSP本体置于第二 HPHT处理中。极度希望避免需要依靠HPHT处理来将TSP本体附接至基体，因为其增加了制造效率并减少了相关的制造成本，并且避免了不需要的渗入问题。
[0047]图4示出了示例性实施例的TSP结构40，其包括通过硬焊接合部46附接至基体44的TSP本体42。所述TSP本体包括可以沿顶面48存在的工作面、侧面50和/或边缘面52。所述TSP本体包括基体界面表面54以及布置于其上的含有碳化物成分的金属材料56，与不包括所述金属材料的传统的TSP结构相比，该金属材料用于提供与用于形成所述硬焊接合部46的非活性硬焊材料的增强附接。
[0048]能用于形成所述硬焊接合部的示例性硬焊材料包括能够在所述TSP本体与所需基体之间形成牢固化学结合的材料。所述硬焊材料期望包括能够与所述TSP本体中的一种或多种元素反应以形成此牢固化学结合的一种或多种元素。由于这个原因，能用于形成所述硬焊材料的材料可以被称为是“活性”硬焊材料或合金。
[0049]如上所述，如本文所述的在形成超硬结构中有用的基体可以是与最终用途装置分离的部件的形式，例如金属陶瓷或碳化物部件，或者可以是所述最终用途装置自身的一部分的形式。因此，应该理解，以如上所述方式处理过的TSP本体可以通过上述的硬焊接合直接地或间接地附接至所述最终用途装置。
[0050]与最终用途装置分离提供的合适的基体可以选自那些通常用作形成PCD复合片的基体的材料，并且可以包括金属材料、陶瓷材料、金属陶瓷材料及其组合。一个示例性基体是碳化物基体，例如由WC--Co形成的基体。根据所述TSP本体的尺寸与结构以及最终用途应用，所述基体的尺寸及结构可以并且将要改变。可以使用不同类型的钢作为基体，并且各种类型的钢可以包括或随后被机械加工为包含例如螺纹或其他紧固装置的特征，以助其便于与钻头机械连接。其中，能用作基体的钢的类型包括那些洛氏硬度C在50及以上的那些钢。
[0051]尽管上文已经公开并示出了特定的示例性实施例的超硬结构，但是应该理解，这些示例性实施例的变化被理解为在本文公开的范围之内。
[0052]如本文所述的超硬结构的特征在于，本文包括的TSP本体在被硬焊附接至基体之前，已经被处理为包括金属材料，其中，这种金属材料要么包括要么被处理为包括碳化物成分。如本文所述的这种超硬结构的另一个特征在于，用于形成所述硬焊接合的硬焊材料是非活性硬焊材料，其很适合于在含碳化物表面之间形成增强的结合强度，因为它们同时存在于所述TSP本体及所述基体上。这种超硬结构的另一个特征在于，与通常用于在所述TSP本体及基体之间形成硬焊接合的活性硬焊材料相比，所述非活性硬焊材料具有相对较高的屈服强度及熔点，从而通过最小化使用期间的不希望的脱层而延长了使用寿命。这种超硬结构的另一个特征在于，其避免了必须经受HPHT处理以将所述TSP本体附接至所述基体，其中，所述硬焊接合在所述硬焊材料的熔点下而不需要高压时形成，从而增加了制造效率并减少了相关的制造成本。
[0053]如本文所述的超硬结构可以被用于多种不同应用场合，例如用于极度需要剪切强度、热稳定性、耐磨损性、机械强度和/或降低的热残余应力的采矿、切割、机加工、研磨和建筑应用的工具中。如本文所述的超硬结构特别好地适合用于形成机床中的工作元件、磨损元件和/或切割元件以及诸如地下钻井应用中使用的牙轮钻头、冲击钻头或震击钻头、金刚石钻头以及剪切切割器的钻井和采矿钻头。
[0054]图5示出了如本文所述的以切割元件形式提供的超硬结构的一个实施例，其被实施为用于磨损或切割应用中的牙轮钻头或冲击或震击钻头中的