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.     

热压金刚石工具胎体材料的先进设计方法——规划设计法

热压金刚石工具胎体是用粉末冶金法形成的金属基复合材料，介绍了规划设计法研究的要点。     

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。     

金刚石碎岩工具胎体材料添加稀土元素的试验研究

对胎体材料中添加稀土元素问题进行了试验研究。对添加稀土和未加稀土的胎体性能进行测试，结果表明，添加稀土比未加稀土的胎体材料的抗弯强度、硬度和冲击韧性均有所提高，其中抗弯强度提高了10％－62％，冲击韧性提高了5％。胎体中添加稀土对提高胎体和金刚石碎岩工具的技术经济指标具有重要作用,并且为在胎体材料中实现以Fe代Co创造了有利条件。     

复合胎体金刚石钻头试验研究

为解决坚硬岩层钻进效率低下,研究设计一种复合胎体金刚石钻头,在软岩层进尺快,在硬岩层亦能获得相对较高的钻进速度,突破了单靠降低胎体硬度的传统设计理念,获得了满意钻进效率。     

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。     

泥浆对钻头WC基胎体材料冲蚀磨损的试验研究

采用双喷嘴闭路循环试验装置,测试了钻头胎体材料在泥浆冲蚀作用下所产生的总质量损失TML和由纯机械冲刷作用所产生的质量损失E。通过计算得到了由腐蚀及机械冲刷与腐蚀相互作用所产生的质量损失C+S。结果表明,钻头胎体材料的冲蚀磨损不是纯由机械冲刷作用引起,而是由机械冲刷、腐蚀及他们的相互作用共同引起。因此,在有腐蚀性的泥浆中设计和选用PDC (金刚石复合片)钻头时,除了考虑胎体材料的抗冲刷磨损性能外,还应考虑钻头胎体材料的抗腐蚀性。     

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%。     

润滑冲洗液对胎体材料的润滑作用

本文用试验的方法证实了润滑剂对胎体的润滑性是影响金刚石制品工作效率与寿命一个重要因素，并得出结论：钻进硬岩时，润滑剂应中体的润滑性较差，以保证新金刚石不断出露、提高时效；而钻进研磨性较大的岩层时，所用润滑剂对胎体的润滑性应较好，以减少胎体的磨损达到提高寿命的目的。根据以上结论本文提出了一种新型、高效润滑剂－Ｓ－１型润滑剂，并在室内进行了试验，证实了Ｓ－１型润滑剂有明显提高时效的作用。     

金属矿物材料在废水处理中的应用

从环境矿物学角度，对金属矿物材料(铁氧化物与氢氧化物、锰氧化物和氢氧化物、铁硫化物)在废水处理中的应用现状进行了综述，分析金属矿物材料在水环境保护方面存在的问题，并对其应用前景进行展望。     

孕镶金刚石复合材料用纳米级胎体粉末的脉冲电流烧结试验

为降低孕镶金刚石复合材料的烧结温度,采用脉冲电流烧结法,对纳米Cu粉末、纳米WC-12％Co粉末及常规的63^#配方胎体进行了烧结实验。结果表明,纳米Cu粉在700℃可实现致密化,纳米WC-12％Co粉末、63^#配方胎体可分别在1100℃、850℃实现致密化,均大大低于常规烧结方法的烧结温度,还起到保护金刚石、降低能耗、增加石墨模具寿命的作用。     

金刚石界面金属碳化物过渡层形成机理的研究 (金刚石焊接机理研究之一)

通过对不同试样进行物理力学性能测试，在高倍电镜下，对金刚石界面及微区进行观察分析和测量，显微照片证明，在界面处，金刚石中的碳原子和胎体中的金属原子（Zr、Ti)分别向对方扩散，从而形成了一层金属碳化物，实现了金刚石与胎体金属之间的真正焊接。分析了碳化物过渡层的形成过程和机理。     

含砂盐水对钻头钴基胎体材料冲蚀腐蚀磨损的试验研究

在海洋石油钻井中,经常采用海水钻井液作为循环冲洗介质,但海水钻井液具有较强的腐蚀性。为了研究海水钻井液对钻头钴基胎体材料的冲蚀腐蚀磨损作用,利用自制的冲蚀腐蚀磨损试验装置,采用含砂盐水,综合摩擦学和电化学腐蚀理论对钻头钴基胎体材料的冲蚀腐蚀磨损进行了研究。结果表明,钴基胎体材料总的损失量在一定温度条件下随着水中盐度从0.5%到3.5%增加而增大,或者在一定盐度条件下随着温度从25℃至50℃增高而增加。在高盐度下,当含砂量从550 mg/L降到150mg/L时,可测得总的质量损失量99%是由于电化学腐蚀及其相关腐蚀引起的。通过数据分析,还发现温度增高时,腐蚀速率增大,当温度以及固体颗粒含量同时增加时,腐蚀速率急剧增大。     

生物矿物材料及仿生材料工程

生物通过有机模板的作用，使无机晶体的结晶成核、形貌和晶体学定向受到严格的控制，从而形成性能优异的有机－无机复合材料（如骨和珍珠层）或纳米晶体材料（如趋磁细菌中的磁小体）等。通过对生物矿化的研究，认识到有机分子可以改变无机晶休的生长形貌和结构，因而提供了强大的工具用来设计和制造新的材料。目前已成功仿生合成了纳米晶体材料、仿生薄膜及薄膜涂层材料、中孔分子筛材料等。     

矿物材料研究现状及发展前景

矿物材料研究成果和应用程度是衡量一个国家经济和科技的发达水平。在综述建筑、化工、冶金工业、机械工业、造纸工业、环境保护工业、农业、陶瓷业、电子光电工业等九个行业的矿物材料研究和应用状况的基础上,提出矿物材料在深加工、纳米矿物材料特性研究和新型矿物材料研制等的发展方向。     

膨胀石墨-金属纳米复合材料的制备及表面研究

研究了以膨胀石墨为载体的金属复合材料的制备方法，制备出金属浓度可控的各种膨胀石墨-金属纳米复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电镜分析仪等对该类复合材料的表面特性进行了测试实验和表征，发现复合材料中金属以纳米粒子的形式存在，并且均匀地分布在膨胀石墨表面。     

高放废物地质处置中的工程材料

凡人类从事于与核材料有关的许多生产、生活活动均可能产生不同活度的放射性废物。高放废物由于具有放射性水平高、发热量大、核素寿命长等特点,其安全处置倍受全球科学家和广大公众所重视。目前深地质处置被国际上公认为处置高放废物的最有效可行的方法。借鉴已有研究成果,我国采用多重工程屏障系统(包括废物固化体、废物罐及其外包装和缓冲/回填材料)和适宜的地质围岩地质体共同作用来确保高放废物与生物圈的安全隔离。参照国际上该领域的研究成果,结合我国处置概念,本文就高放废物地质处置中的工程材料(废物固化体、废物罐、外包装、缓冲材料、回填材料),以及其材料选择、设计要求和研究重点等进行了总结。     

纳米多孔性材料的现状与展望

纳米多孔性材料在工业上特别是石油化工，环境保护等领域有十分重要的用途，本文讨论了这类材料的合成、结构和应用，并评述有关方面的研究进展。