预植入金刚石微粉的WC-Co合金表面金刚石薄膜沉积特征

通过提高金刚石薄膜与硬质合金基底间的粘结力,可提高涂层工具的使用寿命。实验结果表明,在预植入金刚石微粉的硬质合金表面沉积金刚石薄膜,金刚石既在预植入金刚石表面同质外延生长,又在硬质合金上结晶生长,两者交互生长,且相容性较好,最终生长为致密均匀的金刚石薄膜。     

提高WC-Co合金基底沉积金刚石膜质量的研究

选用ＨＮＯ３对ＷＣ Ｃｏ（ＹＧ６）硬质合金表面进行刻蚀预处理。实验结果表明,用ＨＮＯ３对硬质合金基底表面进行选择性刻蚀,可以减少或消除Ｃｏ的负作用,增加基底表面粗糙度和比表面积,促成活性中心的形成,提供较多的有利于金刚石成核的位置,这是一种提高金刚石薄膜质量的有效预处理方法     

提高人造金刚石钻头质量的有效途径

采用真空气相沉积法在金刚石表面镀覆强碳化物金融或合金薄膜。该薄膜一方面与金刚石表面形成化学键合,另一方面大大提高与金融胎体的浸润性,从而明显增强金刚石在金融胎体中的结合强度,提高金刚石钻头性能和使用寿命。     

金刚石表面沉积钛金属膜的研究

金刚石表面化学镀Ni—W—P后 ,再化学复合镀Ni—Ti(粉 )—Re(稀土 ) ,能明显提高金刚石表面强碳化物元素的沉积 ,有利于生成WC—TiC薄膜 ,提高金刚石同胎体合金的联结强度 ,达到提高金刚石工具的性能的目的。     

金刚石薄膜涂层硬质合金刀具切削试验研究

金刚石薄膜涂层硬质合金刀具是CVD金刚石薄膜的重要应用领域之一。通过该型刀具与普通硬质合金刀具对高硅铝合金这一难加工材料的切削对比试验 ,显示出金刚石薄膜涂层硬质合金刀具不论在切削寿命、加工精度方面 ,还是在导热性等方面 ,其切削性能明显优于普通硬质合金刀具     

利用多波束回波强度进行中太平洋潜鱼海山底质分类

中、西太平洋海山区是富钴结壳的重要富集区,钙质远洋沉积、碳酸盐岩沉积及重力作用引起的滑塌沉积是海山山顶和斜坡的主要沉积类型,它们的空间分布规律对于富钴结壳的分布至关重要.在国内首次利用EM122多波束回波强度资料对中太平洋潜鱼海山进行了底质类型研究,对回波强度资料进行处理和统计分类,并与浅地层剖面和地质取样结果对比,分析得出了4种底质类型,即富钴结壳、钙质远洋沉积、碳酸盐岩基底及碎屑流沉积.这几种底质类型具有不同的回波强度特征,其中富钴结壳区表现为均一的回波强度高值特征;钙质远洋沉积区表现为均一的回波强度低值特征,二者回波强度值相差约20 dB.结果显示潜鱼海山山顶仅局部发育钙质远洋沉积,大部分为碳酸盐岩基底出露区,山顶边缘及侧翼山脊处为主要的富钴结壳分布区.此外,该海山存在3处较大规模的重力滑塌沉积区,主要为碎屑流沉积.      

火焰法合成金刚石薄膜中晶体的组织结构研究

金刚石薄膜的结晶习性、位错、孪晶、生长方式不但是其本身的特性,同时与它的生长环境息息相关,因此把握住沉积与晶体生长的关系,是准确地控制和获得所需性能薄膜的基础。对火焰法合成金刚石薄膜的晶体生长方式、结晶习性、孪晶、聚晶以及显微结构进行研究和分析,可为火焰法合成金刚石薄膜提供理论基础。     

基于不同母材的PDC钎焊强度的影响因素分析

随着聚晶金刚石复合片（PDC）钻头在复杂地层的应用范围不断扩大,对PDC复合片与钻头体材料的焊接强度要求越来越高,为了探究PDC复合片和不同钻头体材料的钎焊工艺,选用2种基体材料（胎体式和钢体式PDC钻头试样,以下简称胎体试样和碳钢试样）、2种钎料,采用火焰钎焊和高频感应钎焊,研究了钎焊温度、钎料、钎焊方式对PDC复合片和不同基体材料焊接性能的影响,得出了剪切强度随温度的变化曲线。同时,采用光学显微镜对PDC的焊缝断面进行了观测。结果表明,PDC复合片与胎体试样钎焊时,为硬质合金间的钎焊,钎料与母材润湿效果好,剪切强度值较高;PDC复合片与碳钢试样钎焊时,为硬质合金和异种材料间的钎焊,为了提高剪切强度,可适当提高钎焊温度或采用Ni含量高的钎料。      

磁处理参数对热压铁基金刚石钻头胎体力学性能影响

钴基胎体金刚石钻头具有性能好、价格高的特点,以Fe代Co作为胎体材料是提高金刚石钻头性价比的主要方法之一。但是Fe替代Co后存在金刚石热损伤严重、被包镶强度不足、胎体抗冲击和耐磨性差等问题,因此改善热压铁基金刚石钻头胎体力学性能对降低钻探成本、提高钻探效率具有重要研究意义。利用自行设计的磁处理设备对铁基热压金刚石钻头胎体进行磁化处理,通过正交试验等方法研究了磁感应强度、磁场频率和磁处理时间对胎体硬度、抗弯强度和耐磨性的影响及其规律。试验结果表明:试验胎体硬度最优磁处理参数为0.8 T/8 Hz/3 min,磁处理后胎体抗弯强度最高提升了13.8%,耐磨性增加,特别是含金刚石的胎体磁处理后其磨损量可降低38.1%。     

金刚石薄膜涂层硬质合金的耐磨性试验研究

为表征金刚石薄膜涂层硬质合金的耐磨性能,引入了“耐磨系数”指标。利用自行设计的试验装置,在设定的试验条件下,对金刚石薄涂层硬质合金等３种不同材料试件的磨耗比进行对比试验,并对试验结果进行讨论。     

直流弧光放电等离子体CVD金刚石薄膜中的晶体类型与特征

采用自主研制的直流弧光放电等离子体CVD设备,以甲烷和氢气为气源,在YG6硬质合金基体上制备出主显晶面为（100）、（111）以及纳米晶粒的金刚石薄膜涂层。SEM观测其晶体类型主要为立方体、八面体、立方八面体,其中以立方八面体为主。随着碳源气体浓度的增加,金刚石晶体的形态会呈现从八面体一立方八面体一立方体顺序转变的趋势;而薄膜的表面形貌呈现从主显（111）晶面-（111）与（100）晶面混杂-主显（100）晶面顺序转变的特征。此外,CVD金刚石薄膜中还存在有许多类似接触孪晶、贯穿孪晶、复合孪晶,以及球形或聚晶晶粒形态的晶体,并且多数孪晶属于类似（111）复合孪晶结构。     

复合片破碎岩石载荷分析及其试验

为解决金刚石复合片易出现非正常破损问题,对钻进过程中金刚石复合片(PDC)钻头的单个复合片的受力进行了分析,并对改善金刚石层与衬底脱离、脱落现象的措施进行了研究。结果表明,作用在复合片金刚石层上的剪切力是影响脱离或脱落现象的主要因素之一,而剪切力的提高与衬底的切削作用有关,这可通过增大金刚石层与衬底之间的接触面积来实现。通过一种棋盘状刻槽衬底的PDC钻头试验研究证实,研制合适的衬底结构形状,并在衬底表面加工不同形状的凹槽来增大两者的接触面积能使其获得足够的连接强度。      

新型热压WC-Fe基金刚石钻头钻进试验

为满足硬岩钻探的需要,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Excel中的回归分析和非线性规划求解计算出的最优胎体配方,试制了新型热压WC-Fe基金刚石钻头,在可钻性为8级以上的岩石上进行了室内、外钻进试验,取得了较好的效果。      

镍基WC-金刚石复合镀层的制备和摩擦磨损特性研究

本文选用碳化钨硬质颗粒作为增强材料与金刚石颗粒共同沉积到镍基金属中,以提高电镀金刚石钻头胎体的耐磨性。首先采用单因素实验分析方法,研究了复合电镀主要工艺参数对复合镀层中WC颗粒含量以及沉积速率的影响,然后经综合分析优化出最佳工艺参数,采用复合电镀工艺制作出镍基WC-金刚石复合镀层,并与镍基金刚石复合镀层的磨损特性进行了比较。结果表明：碳化钨硬质颗粒的引入,使得复合镀层的质量磨损量和摩擦系数减少,耐磨性提高。     

高效、低耗冲击式凿岩钎具——工业炸药发明后困扰世界采掘工业的百年难题

15 0年前瑞典诺贝尔父子继中国火药之后, 发明了硝化甘油胶质炸药用于修路与采矿, 引发了导致社会财富高速增长的“真正意义的工业革命”.192 3年德国施律泰尔发明WC -Co硬质合金, 迅速形成了硬质合金切削刃具和硬质合金凿岩钎具两大产业, 使机械和采掘工业飞速发展, 被誉为“工业的牙齿”.迄今, 现代化的凿岩爆破技术, 已成为人类向岩石圈索取资源和向地下开拓生存与发展空间的主要手段.其中, 用在岩矿石中冲击凿孔的凿岩钎具, 是人类所有机械工具中受力条件最苛刻、使用寿命最短、基础工业必备、技术含量很高的大量消耗性工具.研制长寿命冲击凿岩钎具, 已成为全球采掘工业高效、低耗凿岩必须解决的新世纪重大工程技术难题.这需要凿岩、爆破、岩石破碎、矿业、材料、冶金、钢铁、机械、物理、化工、电子、数学、力学、生物(仿生) 等各方面专家的长期通力合作.建设以“新型硬质合金钎具”和“长寿命冲击凿岩钎杆”为标志的有中国特色的现代化凿岩钎具工业, 是我国新一代“资源-高科技-外向型”民族工业一个具有战略意义的新生长点      

煤系钻探岩石可钻性分级方法的研究

研究了煤系中采用硬质合金钻进工艺时岩石可钻性分级的指标体系及测试方法;研制了一套能在野外流动条件下进行岩石可钻性分级测试的轻便仪器及工具。在7项分级指标体系中,压入强度、研磨性、塑性系数和用微型针状硬质合金钻头测试“微钻钻速”是首次应用,尤以用小试样测试“压入强度”及用微型针状硬质合金钻头测试“微钻钻进速度”两项指标能有效地反映煤系软岩石分级档次,可以弥补用微型孕镶金刚石钻头在6级以下较软岩石中无法钻进或达不到钻进指标的不足。