聚晶金刚石复合片聚晶层的冲击破坏研究

提出了一种倾斜冲击破坏实验方法, 能够实现对聚晶金刚石复合片(PDC)聚晶层的冲击破坏试验。采用数显工具显微镜和扫描电子显微镜对PDC聚晶层冲击破坏断口进行观测, 结果表明, 新的实验方法使PDC处于近刚性接触的环境下, 实现对PDC聚晶层点-面的冲击破坏, 能够评价聚晶层抗冲击破坏能力的大小; 在冲击破坏过程中, 聚晶层冲击点边缘部分形成多条形变带, 沿形变带破坏产生裂纹并长大而形成断裂面。并对PDC聚晶层冲击破坏的机理进行了讨论。     

聚晶金刚石复合片钻头的失效形式及工艺分析

通过对聚晶金刚石复合片钻头的失效形式及相关工艺过程的分析,指出了在PDC钻头的加工使用过程中应该注意的问题,对提高PDC钻头的加工水平和延长使用寿命,有一定的借鉴意义。     

聚晶金刚石复合片钻头的类效形式及工艺分析

通过对聚晶金刚石复合片钻头的失效形式及相关工艺过程的分析，指出了在PDC钻头的加工使用过程中应该注意的问题，对提高PDC钻头的加工水平和延长使用寿命，有一定的借鉴意义。     

粘结剂钴对于聚晶金刚石复合片热稳定性的作用机制

热稳定性是聚晶金刚石复合片(PDC)的一个重要性能指标。利用车削花岗岩法测定了PDC刀具的热稳定性能, 采用热分析法、工具显微镜和扫描电子显微镜观测了PDC刀具中粘接剂钴的分布与形貌以及热损伤情况。研究表明: 粘接剂Co热胀冷缩和氧化产生了热龟裂裂纹, 导致PDC刀具机械性能降低, 这是PDC刀具热稳定性下降的主要因素; PDC刀具中Co存在3种分布形式, 分别是金刚石间的球粒状Co颗粒、“Co岛”和叶脉状的Co分布, 其中以叶脉状分布的Co对PDC刀具的热稳定性影响最大。讨论了控制粘接剂Co分布与形貌以提高PDC热稳定性的方法。     

聚晶金刚石复合片锚杆钻头性能试验研究

为研究聚晶金刚石复合片锚杆钻头的性能,选择4种钻头进行现场试验,得出当岩性硬度系数在7～10之间时,矩形水眼型钻头的钻进速度要优于圆形水眼型钻头;在岩屑颗粒比较大的顶板岩层中钻进宜选用矩形水眼型钻头,在岩屑呈粉末状的顶板中,宜选用圆孔水眼型钻头;钻头的钻进速度随着岩性硬度系数的增加大致表现出线性降低,使用寿命随着岩性硬度系数的增大呈线性逐渐降低;磨损区优先出现在复合片的顶部和外侧边缘,破口断面不规则,表现为片状剥落.     

基于电液微钻试验台的聚晶金刚石复合片性能分析

利用电液微钻试验台对复合片性能进行评价,将复合片焊接于微钻头基体上,通过模拟真实的钻头钻进环境,利用钻头钻进时效参数来评价复合片的综合性能。对10种不同性能PDC进行了测试,测试表明:O_2综合性能最佳,与常规性能测试的O_1为最佳PDC有所出入,电液微钻试验台的实测可以为钻头的PDC选型提供参考。     

提高聚晶金刚石复合片钻头加工水平的研究

<正>兖州矿业(集团)公司机械制修厂通过对聚晶金刚石复合片(PDC)钻头失效形式及相关工艺过程研究,总结出在PDC钻头加工使用过程中应注意的问题,对提高PDC钻头加工水平和延长使用寿命有一定的借鉴意义。     

碳纳米管增强聚晶金刚石复合片的抗冲击韧性及其机制

利用自动落球冲击试验机测试了碳纳米管增强聚晶金刚石复合片材料的抗冲击韧性, 采用扫描电子显微镜观测了复合片材料的冲击断口形貌。结果表明: 碳纳米管弥散地分布在聚晶金刚石颗粒之间; 在碳纳米管没有团聚的情况下, 添加碳纳米管能显著增强复合片材料的抗冲击韧性; 当添加碳纳米管的质量分数达到5%时, 聚晶金刚石复合片的抗冲击韧性大约是不添加碳纳米管复合片的9倍。碳纳米管增强聚晶金刚石复合片材料的强韧化机理为: 碳纳米管改善了聚晶金刚石颗粒间的结合方式, 协调了变形以及阻碍了裂纹扩展。     

聚晶金刚石复合体的研究进展

介绍了国内外对聚晶金刚石复合体的研究状况, 如衬底与复合界面的研究、原材料的选择、添加剂的种类、金刚石表面石墨化、织构细化以及烧结工艺等对聚晶金刚石复合体性能影响的研究。并综述了影响聚晶金刚石复合体性能的相关因素。     

梯度结构聚晶金刚石复合片残余热应力的有限元分析

利用Ansys有限元分析软件，对梯度结构聚晶金刚石复合片在制造过程中产生的残余热应力进行了分析，并与传统的双层结构金刚石-硬质合金复合片的残余热应力进行了对比。结果表明，和双层结构复合片相比，梯度结构聚晶金刚石复合片的轴向拉应力由698MPa降到了283MPa，径向拉应力由1470MPa降低到880MPa，剪应力由653MPa降到368MPa，此外还改善了界面处的应力分布，大大提高了界面的结合强度。     

人造金刚石聚晶磁性研究

采用WCF-2多用磁性分析仪对高温高压烧结的人造金刚石聚晶及其合成原料(金刚石粉、硅粉、钛粉、石墨)和烧结过程中生成的碳化硅等进行了磁性测量。结果表明:人造金刚石聚晶磁性的主要来源是粘结剂Si, 在烧结过程中Si和C反应所生成的SiC减少了游离Si 的含量, 从而降低金刚石聚晶的磁性。粘结剂含量和烧结工艺的不同会影响聚晶的磨耗比, 通过磁性测量可以对金刚石聚晶的质量进行无损伤检测。     

弱包镶强耐磨性胎体钻头

在分析钻进时钻头“打滑”原因的基础上，提出了利用弱包镶来解决“打滑”的思路。本文介绍了弱包镶强耐磨性胎体钻头的基本原理及使用效果。     

界面生长型小尺寸金刚石聚晶研制

在分析国内外钻探用金刚石聚晶应用及性能的基础上, 研制开发方形□1×1×1界面生长型金刚石聚晶, 具体采用0.05 mm钴片或钴铁片(5%铁)扩散工艺, 对工艺组装制备及合成工艺条件进行较详细分析论证, 建立一种类似美国GE公司产品性能的界面生长型金刚石聚晶合成工艺, 采用强酸处理方法进行去除残余金属钴, 对合成产品进行电子探针、转靶X射线衍射等分析, 研究证明其结构基本是D-D键结合的高晶体, 金刚石晶粒之间是D-D键错综连接形成多孔网状结构, 产品具备高自锐性和热稳定性, 是取代大颗粒天然和人造单晶理想选择, 最后对生长机理进行初步分析, 并提出界面生长机理, 金刚石颗粒在金属Go作用下在晶体界面处以D-D键结合生长过程。     

聚晶金刚石复合体界面组织及界面反应的研究

采用SEM、WDS、XRD 等分析方法, 研究了超高压合成的聚晶金刚石复合体(PDC)的界面结构及界面反应, 分析了粘结相钴扩散规律及作用机理, 并对超高压烧结材料的高压物理化学反应过程进行了探讨。     

坚硬致密岩层钻进用热压金刚石钻头的研究

针对坚硬致密岩石钻进中遇到的钻头打滑、钻进效率低的问题，通过改变弱包镶材料，加入强化的石墨颗粒，进行试验与研究，获得了颗粒状石墨能提高金刚石出刃的初步效果。随后对石墨颗粒的粒度和强化程度进行反复试验，得到石墨颗粒的粒度、含量和强化程度对金刚石出刃的影响关系；在此基础上研制成新型的热压金刚石钻头，生产试验表明能明显提高金刚石钻头的出刃效果，达到了提高钻进效果的目的。