Cu和Ni的化合物对金刚石钻头胎体性能的影响

主要研究了在铁基胎体配方F15#的基础上添加不同量的含Cu或Ni的化合物对金刚石钻头胎体性能的影响。根据不同配方制作标准试样块,测试其硬度HRB、抗弯强度和磨耗比,以此来评价胎体的力学性能和耐磨性能,同时优选出配方制作钻头进行实际钻进试验。试验结果表明:随着胎体中Cu或Ni的化合物含量的增加,胎体的硬度、抗弯强度都呈现下降的趋势,胎体样块的磨耗比也逐渐下降,表明了钻进效率的提高,从实际钻进结果可知,钻头的钻进效率得到了提高,寿命也比较好。     

Sn含量对WC基金刚石钻头的性能影响研究

文章以WC-Cu-Co基金属结合剂为基础,研究Sn含量对结合剂性能的影响。对不同Sn含量配方的三点抗弯强度、磨损失重、硬度进行了测试,最后通过微钻实验验证实际钻进效果。研究结果表明：随着Sn含量的增加,胎体的三点抗弯强度τ0、磨损失重Δm值和硬度HRB均呈现出先上升然后逐渐下降的趋势,Sn含量为4%左右时,胎体具有最好的力学性能和最小的磨损失重。微钻实验进一步验证了Sn含量为4%的钻头配方具有较长的寿命和较高的效率。     

石墨材料对铜锡胎体性能影响的实验研究

为了研究不同形状和表面处理工艺的石墨材料对Cu-Sn预合金粉胎体性能的影响,文章选择了普通片状石墨、球形石墨和表面镀覆金属的石墨等原材料,并设计不同石墨含量的对比试验,借助SEM形貌、力学性能测试等方法分析胎体性能的变化情况。实验结果表明:在铜锡胎体中,等量添加形状规则的球形石墨与形状不规则的片状石墨相比,试样硬度、抗弯强度值变化不大,试样密度略有提高;与普通石墨相比,加入等量镀覆石墨能提高胎体硬度和抗弯强度,且随表面镀覆金属含量增多,硬度和抗弯强度提高越多,密度也随之提高;随着石墨加入量增多,胎体硬度、抗弯强度和耐磨性均会降低。     

钎焊多层金刚石薄壁钻的性能研究

采用钎焊法制备多层金刚石薄壁钻,并对空白胎体及孕镶胎体的密度、抗弯强度等机械性能和钻头的使用性能在相同的工艺条件下与烧结钻头进行对比。结果表明:钎焊空白胎体和孕镶胎体的密度高,抗弯强度较大。钎焊钻头金刚石的出刃高度比烧结钻头提高了12.5%。钎焊钻头比烧结钻头的使用寿命提高了17.75%,但效率降低了4.63%。     

Fe和WC两种骨架相对金刚石地质钻头性能的影响研究

通过对比Fe和WC两种材料作为骨架相时胎体烧结体的力学性能差异,来研究骨架材料对金刚石地质钻头胎体配方性能的影响。在不同的骨架相配方体系下通过测试胎体的三点抗弯强度τ0、强度损失率σ、硬度HRB及磨损失重Δm来研究它们之间的力学和磨损性能的差异。再通过实际钻进实验去验证钻进效果。研究结果表明:以WC为骨架相时钻头有更好的力学性能及钻进寿命,以Fe基为骨架相的钻头具有更高的钻进效率,但寿命较低。     

FeCuCoY超细合金粉末胎体的烧结及其力学性能研究

采用共沉淀还原扩散法制备了不同Y含量的FeCuCoY超细合金粉,并采用真空热压机将之烧结为胎体试样块.重点研究了Y含量、烧结温度(700℃～900℃)对FeCuCoY胎体断口形貌、相对密度、硬度和抗弯强度的影响.实验结果表明:添加适量Y元素可明显改善FeCuCo超细合金粉胎体的硬度和抗弯强度,并能在一定程度上加快胎体烧结过程的进行.在不同的烧结温度下,FeCuCoY超细合金粉胎体的断口为沿晶断裂和穿晶断裂的混合型断口,且穿晶断裂所占比例随着温度的升高而增大;Y元素在合金中的最佳添加量为0.5wt.%,最佳烧结温度为800℃.此时,胎体的相对密度为98.0%,硬度为103.6HRB,抗弯强度为1531.41MPa.     

CuFeCoRe预合金粉对金刚石锯片胎体性能作用分析

通过添加CuFeCoRe预合金粉末不同比例来测试金刚石胎体硬度、抗弯强度以及金刚石润湿状态的差异。添加一定比例的CuFeCoRe预合金粉末后,金刚石胎体相比于基础配方的硬度、抗折强度均有明显提高。通过扫描电镜观察发现,CuFeCoRe预合金金刚石胎体与金刚石结合更紧密,添加一定比例的CuFeCoRe预合金粉末后硬度呈线性提高。通过切割数据对比分析,CuFeCoRe基预合金粉末对金刚石胎体性能影响很大,切割锋利度提高22.3%,锯片切割寿命提高28.5%。     

强化热压烧结孕镶金刚石钻头试验研究

在分析常规热压方法不足的基础上,通过试验表明提高热压温度与烧结压力可以有效提高孕镶金刚石钻头的力学性能。针对强化热压方法的特点,设计专用的预合金粉胎体材料体系进行烧结试验,并对其进行硬度、耐磨性与密度测试。试验结果表明,相较于普通热压试件而言,强化热压烧结的试样硬度平均提高约HRC 1.8,磨损量平均下降约2.1 mg,密度平均提高1.23%;野外钻进试验表明,强化热压钻头与普通热压钻头的钻进时效基本持平,但使用寿命平均提高了14.4m/个。试验结果表明强化热压方法具有明显的优势,可以兼顾高效与长寿命的钻进效果,为研究高性能的孕镶金刚石钻头打下了良好的基础。     

稀土元素La对金刚石钻头胎体的性能影响

文章研究了微量La元素的添加对金刚石钻头胎体的抗弯强度、磨损失重、硬度等力学性能的影响。并通过扫描电镜对不同样品断口形貌进行了分析对比。研究结果表明：加入微量的La元素,胎体的抗弯强度τ0有所上升,磨损失重Δm有所下降,硬度HRB基本没有太大变化。含金刚石试样的断口形貌电镜照片表明：微量La元素的加入,可以减少胎体中的孔洞缺陷,改善胎体的组织结构,提高胎体的力学性能。     

弱化胎体添加剂在金刚石锯片中的应用

利用万能材料试验机、摆锤冲击试验机、自动切割机等设备考察了一种添加剂对Fe基结合剂金刚石工具胎体力学性能及其锋利度、耐磨性的影响。结果表明:加入该添加剂可以降低胎体的抗弯强度、韧性、耐磨性,增加胎体的硬度和金刚石工具的锋利度,其添加量以3%～5%为宜。     

不同粒度铁粉在金刚石薄壁钻胎体中的影响研究

在金刚石薄壁钻胎体中加入-200目、-300目、-500目、-800目、-1200目等不同粒度的铁粉,经冷压成型、热压烧结机烧结后进行对比测试,分析不同粒度的铁粉对胎体冷压成型性、烧结性、以及烧结后的密度、硬度、抗弯强度的影响,同时在SEM镜下观察添加不同粒度铁粉胎体的断口组织形貌并进行钻孔测试。试验结果表明:胎体的冷压成型性、烧结性、烧结后的密度、硬度、抗弯强度随铁粉粒度的变化有规律地变化;胎体断口的组织形貌也根据添加的不同粒度的铁粉呈现不同的状态;实际钻孔测试随铁粉粒度的变化其速度和寿命都有不同程度的变化。     

超细铁铜锡磷预合金粉在高铁基金刚石工具中的性能研究

通过粉末冶金工艺制备了铁含量在70%～80%之间的金刚石工具胎体试样,研究了化学法生产的超细Fe-Cu-Sn-P预合金粉(添加比例在20%～60%)对高铁基胎体物理性能、机械性能和切割性能的影响。在密度天平、洛氏硬度计、拉伸试验机、扫描电子显微镜上分别测试试样的密度、硬度、抗压强度以及三点弯曲强度、断口形貌。结果表明:添加超细预合金粉有助于提高胎体的压制成型性,在实际生产中,建议添加比例控制在30%～50%;随着超细预合金粉含量的增加,试样的硬度和抗弯强度随之提高,合金粉含量达到50%以后试样的硬度和抗弯强度提高幅度变缓;随着超细预合金粉末含量的增加,胎体的烧结温度随之降低,其中A5的烧结温度比A1的烧结温度降低35℃;超细预合金粉末含量达到40%以后锯片切割五莲红的锋利度得到了明显提升。     

超细铁铜锡磷预合金粉在高铁基金刚石工具中的性能研究

通过粉末冶金工艺制备了铁含量在70%～80%之间的金刚石工具胎体试样,研究了化学法生产的超细Fe-Cu-Sn-P预合金粉(添加比例在20%～60%)对高铁基胎体物理性能、机械性能和切割性能的影响。在密度天平、洛氏硬度计、拉伸试验机、扫描电子显微镜上分别测试试样的密度、硬度、抗压强度以及三点弯曲强度、断口形貌。结果表明:添加超细预合金粉有助于提高胎体的压制成型性,在实际生产中,建议添加比例控制在30%～50%;随着超细预合金粉含量的增加,试样的硬度和抗弯强度随之提高,合金粉含量达到50%以后试样的硬度和抗弯强度提高幅度变缓;随着超细预合金粉末含量的增加,胎体的烧结温度随之降低,其中A5的烧结温度比A1的烧结温度降低35℃;超细预合金粉末含量达到40%以后锯片切割五莲红的锋利度得到了明显提升。     

Sn和La在气氛烧结金刚石工具胎体中的作用

采用沉淀-还原法分别制备气氛烧结金刚石工具胎体专用的FeCuCo、FeCuCoSnLa两种亚微米合金粉末作为胎体粘结剂,对比分析这两种胎体烧结性能。试验结果表明:Sn的添加,增加了颗粒烧结流动性,空位迁移和晶界移动更加顺利,促进胎体合金化;La的添加,吸收胎体内孔隙中的氧,又能还原金属氧化物,使烧结活性更高。同时,La的细化晶粒作用能够有效避免Sn液相导致的晶粒异常长大现象,故胎体的相对密度和硬度得到进一步的提高,虽然导致抗弯强度有所下降,但胎体的耐磨性得到大大的提高。     

工勘打滑金刚石烧结钻头的开发

在工程勘探施工中,钻头钻进坚硬岩石时效率低下,以往的地勘打滑钻头在工勘钻机振动强烈的条件下又容易断齿。文章分析了工程勘探与地质勘探的设备、工艺等施工特点,针对存在的问题,采用增加钢体与胎体接触面积的方法提高连接强度,采用较少孔底接触面积和添加脆性物质的方法提高钻进速度,开发的钻头在初步试用中满足了客户的施工要求且钻头无断齿现象。     

打滑地层金刚石钻头制造工艺研究

分析了打滑地层打滑的原因;研究了采用弱包镶钻头钻进打滑地层的防滑机理、金刚石钻头胎体分层设计在破碎硬岩时胎体磨损状态.应用研究表明:采用了胎体分层设计的弱包镶金刚石新型钻头,在打滑地层钻进时,钻进效率良好,钻头寿命也得到明显提高.     

钎焊法制造多层均布金刚石薄壁钻及其性能研究

采用钎焊法制造多层均布金刚石薄壁钻,观察了金刚石的出刃高度以及胎体与金刚石的微观形貌,并对多层均布钻头进行钻进实验。结果表明:钎焊金刚石的出刃高度可达70%。在钎焊过程中,Ni-Cr合金钎料中的活性元素Cr向金刚石表面富集,Ni-Cr合金钎料中的Ni、Cr原子和胎体中的Co原子相互扩散使得胎体与金刚石结合牢固。钎焊多层均布钻头在工作中能够实现金刚石的自锐,具备连续加工能力。     

无机纤维增强哥窑龙泉青瓷胎体研究

以哥窑龙泉青瓷胎体材料为基础,通过引入高强度无机纤维对其进行增强,研究对比了氧化铝纤维与莫来石纤维的加入量对哥窑龙泉青瓷胎体材料的微结构和力学性能的影响。结果表明:两种纤维均通过"拔出效应"提高哥窑胎体的抗弯强度,随着增强纤维加入量的增加,抗弯强度经历了先上升后下降的过程,烧结收缩率持续逐渐降低,在胎体中更稳定的莫来石纤维的增强效果优于氧化铝纤维,当莫来石纤维加入4%时,抗弯强度最大。     

仿生非光滑原理及其在金刚石钻头中的应用

仿生非光滑原理与孕镶金刚石钻头结合起来,并将生物非光滑表面的耐磨、减阻等特性引用到钻头的设计中,使钻头也具有这样的特性,研究一种新型的仿生孕镶金刚石钻头,以此来提高钻头的效率和寿命。通过Φ75 mm仿生钻头的野外钻进试验可知,仿生钻头的钻进效率较普通钻头至少提高10%,钻头寿命提高30%。该研究为提高深部地质钻探关键工具的性能提供了新的思路,具有一定的现实意义。     

深地工程添利器 新金刚石钻头问世

正一款新的高效率、长寿命金刚石钻头,日前由桂林金刚石工业有限公司历时两年研发成功,使用寿命是常规钻头的两倍,钻进效率比常规钻头提高30%,成为实施深地工程的最新利器。该款钻头将新型预合金粉应用于金刚石钻头胎体中,采用冷压—热压工艺,制造出钻头胎体强度明显提高、工作层超过20毫米的单层水口高胎体金刚石钻头。新型高胎体金刚石钻头研发成功后,在云南都龙钻探