WC类硬质合金胎体材料的试验研究

介绍一种ＷＣ类硬质合金胎体材料配方,在胎体材料中添加了微量磷元素,通过其活化作用,使硬质合金材料在１０６０℃温度下烧结成型,并通过调节配方中的Ｃｏ－Ｎｉ含量,使其具 备了所需要的机械性能。并扼要介绍了以ＹＧ１２－Ｎｉ８－Ｐ０．２硬质合金为胎体材料的人造金刚石复合体。     

热压高磷铁基胎体性能及其金刚石钻头研究

针对在硬而致密岩石中钻进时效低和钻头使用寿命短以及传统金刚石钻头胎体材料价格高等众多难题,采用混料回归试验设计方法,进行了替代碳化钨基金刚石钻头胎体材料的新型铁基胎体配方的试验研究;分析了热压钻头的金刚石出刃与岩石研磨性等岩性之间的内在联系,认为钻头的胎体成分及其性能是关键。因此,从热压金刚石钻头的胎体成分与性能研究入手,经过反复的试验研究与优化组合,研究出热压高磷铁基孕镶金刚石钻头的胎体材料,并试制出金刚石钻头。在室内对可钻性Ⅸ级岩石进行钻进的试验表明：钻进时效平均达到1．91m,钻头平均工作寿命达到60．26m。试验结果表明,高磷铁基眙体是一种性能良好的金刚石钻头胎体材料,且该类型胎体的热压金刚石钻头是一种成本明显降低、具有广谱性能的金刚石钻头。     

热压碳化钨基复合胎体材料性能试验

为了提高碳化钨（WC）基复合胎体材料的性能,在烧结压力为13 MPa、升温时间为6 min、保温时间为5 min的情况下,采用真空热压烧结的方法制备了金刚石钻头所用的10种不同比例WC基胎体材料试样30块,并对试样进行了洛氏硬度(HRC)、抗弯强度(σ)等性能测试。通过试验数据分析研究了WC、663青铜(ZQSn663)、锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)与胎体材料HRC和σ的关系。结果表明：WC质量分数对胎体的HRC和σ的影响是主要因素,胎体的HRC和σ具有内在联系,HRC高的胎体σ往往也高;在胎体配方中各个成分的含量都应得到控制才能保证胎体的性能优良,各成分的质量分数控制为：w(WC)<59.1%, w(ZQSn663)>25%, 3%<w(Ni)<6.5%, 0.9%<w(Co)<3.5%, w(WC-ZQSn663)<20%。     

纳米镍粉对孕镶金刚石切削工具胎体性能的影响

为减小孕镶金刚石切削工具的烧结温度对单晶金刚石性能的影响和改善切削工具胎体性能,降低烧结温度和优选胎体配方材料是很好的解决方法。在切削工具的胎体中加入适量纳米镍粉,通过对制备试样的硬度、强度和耐磨性测试及微观特征分析,综合评价该方法的可行性。结果表明：对于WC基胎体,含有纳米镍粉的胎体较不含纳米镍粉的胎体HRC提高11.9%,抗弯强度提高18.4%,耐磨性提高44.5%;对于Fe基胎体,含有纳米镍粉的胎体较不含纳米镍粉的胎体HRC提高19.5%,抗弯强度提高0.2%,耐磨性提高33.3%。既减小了温度对金刚石的影响,又提高了切削工具整体性能。     

球磨时间对铁基胎体显微结构和性能的影响

采用球磨法对铁基胎体粉末进行预处理,利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）以及洛氏硬度计、万能试验机等分析测试手段,系统研究了球磨时间对铁基胎体粉末显微结构以及烧结性能的影响。结果表明：随着球磨时间的增加,晶粒尺寸不断细化和均匀化。对于本文中所采用的铁基胎体粉末配方,存在一个最合理的球磨时间,此时,晶粒细化和团聚达到动态平衡,胎体材料的烧结性能达到最高。球磨时间继续延长,晶粒容易发生团聚,烧结性能有所降低。     

自润滑孕镶金刚石钻头胎体材料初步研究

为了研究具有自润滑性能的孕镶金刚石钻头胎体材料,进行了在胎体配方中添加石墨的研究。对胎体材料的抗弯强度、硬度、耐磨性和材料与白刚玉砂轮组成摩擦副时的摩擦系数进行了测定,并用扫描电子显微镜观察了磨损表面形貌。实验结果表明,添加石墨后,胎体材料的硬度和抗弯强度下降,与60目白刚玉砂轮组成摩擦副时的摩擦系数下降,耐磨性则随着石墨含量的增多先增强,后下降（超过6％后）。形貌分析表明,不含石墨的胎体材料在磨损中发生明显的塑性变形;添加石墨后,胎体材料的塑性降低,出现犁沟和剥落现象。     

金刚石钻头钴基胎体材料冲蚀磨损的量化研究

金刚石钻头的工作寿命和性能很大程度上取决于胎体材料的性能,国内外对胎体材料的研究主要集中在机械冲刷和井底流场的研究,没有考虑携带岩屑的钻井液对钻头胎体材料的电化学腐蚀以及机械冲刷和电化学腐蚀的相互作用。介绍了胎体材料冲蚀磨损的工作原理,根据试验条件与要求,采用摩擦学和电化学腐蚀原理,设计了模拟现场的冲蚀磨损试验台,对钴基胎体材料进行冲蚀磨损试验并进行了量化。结果表明,胎体材料冲蚀腐损是由纯机械冲刷、电化学腐蚀以及它们共同作用引起。因此,在腐蚀性环境中设计胎体材料,要考虑其抗腐蚀性。     

金属氧化物对金刚石工具胎体性能的影响

综述了金属氧化物对金属基烧结金刚石工具胎体材料的烧结性能、显微结构、力学性能和胎体与金刚石结合能力的影响.     

短碳纤维增强金刚石钻头铁基胎体性能的研究

设计了粉末冶金法制备短碳纤维增强金刚石钻头铁基胎体材料,通过分析不同碳纤维添加量对胎体烧结性能的影响,得出在本实验制备条件下,短碳纤维对铁基胎体材料性能的影响规律,并对该结果进行了讨论分析,在此基础上,提出了制造更加优良短碳纤维增强铁基胎体材料的可能性。     

坚硬地层NBS高效孕镶金刚石钻头的研究与应用

介绍了一种NBS高效孕镶金刚石钻头,该类型钻头通过向胎体配方引入一种NBS材料,该材料与胎体结合强度强,晶型锐利,室内微钻试验及野外试验结果显示,该类型钻头可大幅提高钻进中弱风化坚硬岩石的钻进效率,且钻头寿命较以往技术有很大提高。     

新型热压WC-Fe基金刚石钻头胎体性能研究

为了提高钻头在坚硬致密岩层中的钻进效果并降低钻头成本,将传统的热压碳化钨（WC）基金刚石钻头胎体中一部分WC用Fe代替。用粉末冶金的方法烧制胎体试块并测试其性能。通过对比性能测试,分析了碳化钨和铁的含量变化对胎体性能的影响规律。应用回归分析和规划求解,分别建立了硬度和耐磨性的回归方程,确定了最优的胎体硬度和耐磨性以及对应的胎体配方。      

金属粉料氧化对热压孕镶金刚石钻头性能的影响

通过热压孕镶人造金刚石钻头的生产实践,逐步认识到作为胎体材料的金属粉料的氧化对钻头性能有严重影响.因此,研究金属粉料的氧化影响.退火还原工艺、防氧化措施等对提高钻头的质量甚为重要.一热压孕镶金刚石钻头对胎体性能的要求及影响胎体性能的主要因素热压钻头的烧结属于有液相存在的热压烧结过程.所用材料为多种金属粉末,分别作为骨架成分和粘结成分,经热压烧结成胎体,用来破碎岩石的金刚石为胎体所包镶.所以胎体的性能是决定钻头质量的主要因素     

配方预合金化对提高热压富铁基含金刚石钻头胎体性能的影响机理

胎体配方预合金化近年来已成为有关孕镶金刚石钻头研究的一个新热点。根据相同的热压富铁基含金刚石钻头胎体配方,通过改变CSB-2预合金的加量和烧结温度,制作试样进行摩擦磨损测试,并对抗弯强度测试后的试样进行SEM分析和EDS能谱测试。摩擦磨损试验结果表明,4种烧结温度条件下,胎体磨损量均随着CSB-2加量的增大而减小,且相同CSB-2加量条件下,胎体磨损量随烧结温度的升高先增大后减小。SEM分析表明,添加CSB-2预合金可使胎体组织细化,孔隙数减少;高温烧结(980℃以上)时,铁基胎体对金刚石具有热腐蚀作用,随着胎体配方中CSB-2预合金含量的增加,金刚石的热腐蚀程度逐渐减缓。EDS能谱测试表明,胎体配方的预合金化可增大胎体金属对金刚石的润湿性,提高胎体对金刚石的包镶强度。     

低温电镀镍—锰胎体人造金刚石孕镶钻头

金刚石钻头胎体配方及其性能对于变化的地层的适应能力是有局限性的。适应能力好坏一般指钻头上的金刚石能否正常出刃。由于各种地层坚硬程度不一，特别是研磨性各不相同，所以不论那一种性能的胎体都不可能万能地适应各种地层。解决的途径是研制不同胎体成分，增加品种系列，以适应各种地层。低温电镀镍钴胎体钻头对于中硬和坚硬、摩擦性较大和摩擦性较小的地层有较好的适应能力。但是对于坚硬、摩擦性很大的地层，胎体消耗较快；对于坚硬、摩擦性很小的地层，则胎体消耗较慢；另外，这种胎体较软（HRC35左右），还存在钻压过大往往有使胎体变形     

提高胎体金属与金刚石粘结性能的研究

从研究粘结金属在液态时与骨架材料和石墨(代替金刚石)的相互作用规律人手,对加入有强碳化物形成元素的几种铜基系列粘结材料做一系列实验,从中选择对金刚石润湿性好,附着功大的一种制成预合金化粉末粘结剂,同时采用金刚石表面离子化和改进烧结工艺,提高和改善胎体性能.本文以大量的实验资料对提高胎体金属与金刚石的粘结性能作一些讨论.     

组分对铁基金刚石钻头的力学性能影响研究

为提高金刚石钻头钻进钢筋混凝土、强磨性岩层的钻进效率,选择了一种耐磨性高、冷压成型好的铁预合金粉。本文设计了铁基胎体配方,研究了铁基预合金粉、Cu、Ni、Co各成分对铁基金刚石钻头胎体及钻进性能的影响。测试了不同配方下烧结试样的抗拉强度、三点抗弯强度和硬度,使用扫描电镜对断口进行微观分析,通过现场钻进实验测试钻头的钻进效率与寿命。同时分析了保温时间对铁基胎体力学性能的影响。结果表明：Cu、Ni、Co对铁基胎体的抗弯强度和硬度影响较大,且保温时间为5 min时,铁基胎体可以获得较好的力学性能。     

金刚石钻头参数与钢筋砼的适应性研究

根据钢筋砼的特性,从理论分析结合实践经验合理选择了金刚石钻头的主要性能参数,ＧＷ２号配方对钢筋砼的适用性较好,胎体性能稳定,并选用了粒度为４０－５０目、浓度为４５％的较高品级金刚石与该胎体相匹配,在生产使用中取得了较好的钻进效果 。     

镍钴锰三元合金镀层应用于电镀金刚石钻头的初步研究

提出了一种能很好适应电镀金刚石钻头要求的新型胎体材料即镍钴锰三元合金镀层，给出了新镀层的电镀液配方，对比测量了镍钴锰镀层与目前广为采用的镍钴和镍锰镀层的硬度与韧性，结果指出，镍钴锰三元合金镀层具有比镍钴或镍锰镀层更高的综合机械性能和低得多的钴含量，更适合于制造电镀金刚石钻头，在适当条件下，镍钴锰胎体钻头可以分别更好地适应于镍钴和镍锰胎体钻头的应用领域。     

金刚石锯片胎体高温硬度测定仪的研制

根据金刚石锯片胎体实际高温状况下工作的情况,研制了金刚石胎体高温硬度测定仪,通过对胎体高温软化温度的测定,分析了胎体软化温度同胎体高温耐磨性的关系,以正确选择合适的胎体配方同金刚石和岩石的磨损相匹配。     

金刚石扩孔器胎体与钢体的粘合问题

用无压浸渍法制造金刚石扩孔器,具有精度高、耐磨性好、可造复杂形状以及制造简单等优点、所以被广泛采用。但近来发现,个别厂家的产品有胎体脱落、掉块现象。其主要原因是制造工艺掌握不当而引起胎体脆化,以及胎体与钢体粘合不好。当前,诸厂家广为采用的胎体配方,都存在着其线胀系数与钢体线胀系数不一致的问题。这样,在高温烧结时,粘结金属熔化,其扩散作用使胎体与钢体