高胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头

为提高孕镶金刚石钻头的钻进速度和工作寿命,遵循仿生工程学相似原理,以土壤动物的爪趾为仿生原型,结合普通孕镶金刚石钻头异型唇面结构设计方法,通过无压浸渍烧结法制备了高胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头。高胎体仿生异型钻头的单齿单元由多个柱齿组合并呈阶梯状排布,基于强度理论和孕镶柱齿的受力模型确定柱齿最大高径比。通过有限元数值模拟对钻头与岩石接触面的应力进行分析,检验了仿生异型单齿结构设计的合理性。钻头的野外试验数据表明:相比于普通孕镶金刚石钻头,高胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头的平均钻进速度提高了20%;在不降低钻进速度的情况下,工作寿命提高一倍以上,大幅度减少了提下钻的频率,可缩短钻孔周期、节约钻探成本,具有较好的应用前景和较大的经济效益。     

IIb型与Ib型金刚石热稳定性比较

通过在铁基触媒中加入氮化硼的方法，高温高压合成了IIb型金刚石．用光学显微镜对IIb型金刚石与Ib型金刚石的单晶形貌结构进行观察．利用冲击韧性测定仪、静压强度仪及差热分析仪对IIb型金刚石与Ib型金刚石在空气中的热稳定性进行了系统的对比研究．结果一致表明，合成的IIb型金刚石较Ib型金刚石不仅具有优异的热冲击韧性和静压强度，而且具有较好的热稳定性，并通过差热分析提出了进一步提高金刚石热稳定性的有效地途径．金刚石的热分解过程与其重量的损失是同步的，表明失重是由金刚石石墨化和氧化引起的．     

IIb型与Ib型金刚石热稳定性比较

通过在铁基触媒中加入氮化硼的方法，高温高压合成了IIb型金刚石.用光学显微镜对IIb型金刚石与Ib型金刚石的单晶形貌结构进行观察.利用冲击韧性测定仪、静压强度仪及差热分析仪对IIb型金刚石与Ib型金刚石在空气中的热稳定性进行了系统的对比研究.结果一致表明，合成的IIb型金刚石较Ib型金刚石不仅具有优异的热冲击韧性和静压强度，而且具有较好的热稳定性，并通过差热分析提出了进一步提高金刚石热稳定性的有效地途径.金刚石的热分解过程与其重量的损失是同步的，表明失重是由金刚石石墨化和氧化引起的.     

人造金刚石铁磁性杂质的EPR谱特性分析

本文对国产人造金刚石在常温、低温及经高温处理后的EPR(电子顺磁共振)谱特征,进行了分析;研究这些金刚石的磁性来源、杂质成份及分布状态。     

纯铁触媒添加叠氮化钠合成高氮含量金刚石

氮元素是天然金刚石和人工合成金刚石中最主要的杂质。为了能够合成出与天然金刚石相同程度含氮量的金刚石,采用含添加剂叠氮化钠（NaN3）的纯铁粉末触媒和石墨在六面顶压机上进行合成研究。用傅立叶变换显微红外光谱仪对金刚石晶体中的氮含量进行细致的测试。结果表明,用含添加剂NaN3的纯铁粉末触媒合成的金刚石中以单一替代形式（Ib）存在的氮杂质最高浓度达到了2200 μg/g,这远远超过了迄今为止报道的用传统的金属触媒生长的具有完整晶形的金刚石中氮的最高含量800 μg/g,氮含量达到天然金刚石相同量级;当NaN3的含量小于0.7％时,金刚石中氮含量随着NaN3的含量增加而增加。     

钻进极坚硬地层的孕镶金刚石钻头

作者研制了一种双层胎体结构的孕镶金刚石钻头。该钻头特别适合钻进极坚硬地层，能够克服钻头打滑现象，其钻进效率与钻头寿命比一般金刚石头高几倍到十几倍。     

硼浓度对沉积在刀具上的金刚石膜表面的影响

在热丝CVD装置中，以氢气、丙酮、硼酸三甲脂为原料，在YG6上制备了含硼金刚石薄膜．研究丙酮中硼含量对薄膜表面晶形及晶粒度的影响．结果表明，薄膜中渗入适量的硼不改变薄膜表面晶形，细化晶粒．有利于薄膜附着力的提高；而过高的硼含量恶化金刚石薄膜质量，降低薄膜附着力．     

天然金刚石钻头CAD技术

我院钻头研究室将ＣＡＤ技术应用到天然金刚石钻头设计领域，开发出国内第一套天然金刚石钻头ＣＡＤ软件。文中简述了该软件的内容、功能及编制原理。     

镀铜金刚石树脂砂轮的研究

通过选择合适的化学镀铜工艺在金刚石表面镀覆一层金属铜，该方法可以调节镀层厚度，可一次镀也可多次镀。通过ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＥＰＭＡ等分析手段对镀铜金刚石进行了分析，结果表明：一次镀镀层形貌松散，多次镀镀层形貌紧密，镀层铜呈晶态，并含有少量的氧和铁等杂质。磨削结果表明：镀铜金刚石砂轮其耐磨性明显优于普通金刚石砂轮，多次镀铜铜含量较高的金刚石更适合于制造树脂砂轮     

镀铜金刚石树脂砂轮的研究

通过选择合适的化学镀铜工艺性金刚石表面镀覆一层金属铜，该方法可以调节镀层厚度，可一次镀也可多次镀，通过ＸＲＤ，ＳＥＭ，ＥＰＭＡ等分析手段对镀铜金刚石进行了分析，结果表明，一次镀镀层形貌松散，多次镀镀层形貌紧密，镀层铜呈晶态，并含有少量的氧和铁等杂质，磨削切结果表明，镀铜金刚石砂轮其耐磨性明显优于普通金刚石砂轮，多次镀铜铜含量较高的金刚石更适合于制造树脂砂轮。     

微波法制备单晶金刚石的研究进展

人工合成金刚石的方法主要有高温高压法和化学气相沉积法两种.高温高压法制备的金刚石尺寸小,无法避免金属杂质使得制备的金刚石应用受到限制.在所有的化学气相沉积中,微波等离子体化学气相沉积法具有无放电污染,能量转换效率高,工艺参数易于调节等优点.用微波等离子体化学气相沉积法制备大尺寸、高速率、高质量的单晶金刚石受到广泛重视.介绍了微波等离子体化学气相沉积单晶金刚石的制备工艺,对提高金刚石生长速率,扩大金刚石单晶尺寸两个方面的研究进展进行了综述,并对单晶金刚石的前景进行了展望.     

用金刚石砂轮机械磨削人造多晶金刚石的研究

从对人造多晶金刚石材料的烧结过程及其结构的分析着手，通过对人造多晶金刚石已加工表面的分析和讨论，详细研究了金刚石砂轮机械磨削人造多晶金刚石时，工件材料的主要去除方式。     

金刚石钻头市场前景分析

金刚石钻头在结构特点和技术方面具有优势。国内金刚石钻头的市场极具有发展空间。从地层结构、井段使用情况、地域分布情况等来看,金刚石钻头具有理想的市场前景。     

钢齿牙轮钻头齿面强化复合堆焊实验研究

运用自制的包含金属化的金刚石和硬质合金复合堆焊焊条,以O2-C2H2焰为焊接热源进行堆焊,制备了含有金刚石的复合堆焊层.采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜、材料性能实验机、动载磨料磨损实验机等实验手段和方法进行了金刚石表面和复合堆焊层形貌分析,堆焊层与基体的结合强度及堆焊层在动载荷条件下耐磨损性能的测试.研究表明:金刚石经过金属化处理后表面具有一定的金属性和浸润性,通过一定堆焊工艺在钢齿牙轮钻头齿面形成了组织致密均匀、硬质点与基体熔合良好的强化层,其抗剪强度达到了625 MPa,磨损量减少了10%～70%,延长了钻头的使用寿命.     

硼浓度对沉积在刀具上的金刚石膜表面的影响

在热丝CVD装置中,以氢气、丙酮、硼酸三甲脂为原料,在YG6上制备了含硼金刚石薄膜.研究丙酮中硼含量对薄膜表面晶形及晶粒度的影响.结果表明,薄膜中渗入适量的硼不改变薄膜表面晶形,细化晶粒.有利于薄膜附着力的提高;而过高的硼含量恶化金刚石薄膜质量,降低薄膜附着力.     

牙轮钻头主要结构参数的优化设计

根据牙轮钻头与岩石相互作用机理，引出了平面模型和空间模型的概念。平面模型反映牙齿在井底的刮切面积，空间模型反映了牙齿破碎岩石的体积。基于这两种模型分别建立了优化目标函数，并采用多目标优化方法对两种型号钻头（ＸＨＰ２ｂ和ＸＨＰ３ｓ）的主要结构参数进行了优化计算，结果表明对ＸＨＰ２ｂ钻头的优化效果比较显著。通过用优化后的结构参数重新设计制造出的钻头的现场应用情况很好，机械钻速提高１０％－２０％左右。     

气相氧化法在纳米金刚石提纯中的应用

为了推进纳米金刚石的工业化生产,对气相氧化法在炸药爆轰合成纳米金刚石的提纯应用进行了研究,并对使用气相氧化提纯方法与液相(王水浸泡、浓酸高温氧化)氧化法所得到的纳米金刚石的热稳定性和红外光谱分析进行了对比.结果表明:气相氧化提纯方法对纳米金刚石的特性影响不大,它在爆轰合成纳米金刚石提纯中的应用具有可行性.     

仿生孕镶金刚石钻头非光滑度优化设计及试验

将仿生非光滑高效、耐磨理论应用到地质勘探钻头设计上,针对钻遇地层特性,通过试验优化了仿生孕镶金刚石钻头底唇面的宏观非光滑度。在吉林省桦甸市进行的野外生产试验证明,按被钻岩层特性优化了非光滑度的仿生孕镶金刚石钻头有更高的穿透率和使用寿命。     

金刚石粒度与钻进速度的定量关系

对钻头的金刚石粒度与钻进速度之间量的关系进行了理论分析与计算，并给出了可作为钻头研究与设计参数数据。     

离子交换法回收重金属离子

分析了人造金刚石废水的水质，讨论了用离子交换法富集回收人造金刚石生产废水中Ni2^ 、Mn^2 的实验室工艺流程及操作参数，同时确定了实验室条件下的最佳运行参数。