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。     

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。     

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。     

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。     

金刚石工具用金属粉末

金刚石工具用金属粉末一种能够提高胎体性能及改善胎体对金刚石粘结状态的金属粉末最近由北京科技大学粉末冶金教研室郭志猛副教授研制成功。该粉末系铬基合金（含铬量６７％），液相温度低，可充分发挥Ｃｒ的作用，且价格低廉，适用于铁基、钴基和铜基胎体的刀头和磨块，...     

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。     

热压温度确定原则及低温活化烧结

评述了金刚石制品热压烧结温度判定的理论依据,介绍了添加微量元素降低ＹＧ合金烧结温度的机理;同时提及粉末细化、粉末预合金化、稀土合金等活化烧结工艺     

稀土提高富铁胎体包镶金刚石能力的试验研究

研究了富铁胎体中添加稀土以后的差热分析曲线,得出了稀土可以提高富铁胎体在高温时的定压热容和降低低温时的定压热容的结论,从而揭示了稀土可以提高富铁胎体包镶金刚石能力的物理本质。力学性能测试结果表明:添加稀土的富铁胎体及其金刚石复合材料的抗弯强度、冲击韧性和孔隙度均有明显的改善。      

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。     

陶瓷空心微球对孕镶金刚石钻头胎体性能的影响研究

针对深井钻进中,钻头受高温环境影响,钻头胎体性能显著下降的技术难题,研究了空心球种类、空心球目数、空心球添加量等对热压烧结金刚石钻头胎体常温及高温力学性能的影响。结果表明：在胎体基体内添加空心球,宜添加3540目数的钇稳定的氧化锆空心球;当钇稳定的氧化锆空心球的添加量为10%时,胎体的综合性能达到最佳,冲击韧性和抗弯强度也达到最大值,分别为3 J/cm2和903.75 MPa。添加适量空心球的胎体复合材料,由于球形孔隙结构的存在,使得胎体表面粗糙度得到增强,提高了金刚石钻头的胎体出刃性能、高温下的力学性能。     

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。     

MoS2对热压Fe基金刚石钻头胎体性能的影响研究

金刚石钻头是勘探工作中的常见破岩工具,但金刚石热稳定性较差,在钻进过程中会不断产生热量,干旱缺水条件下钻头自冷却对钻进效率的提高具有非常重要的意义。为降低干钻条件下钻头胎体与岩石界面间的摩擦因数从而减少钻进过程中金刚石的热损伤,在热压Fe基金刚石钻头胎体中添加二硫化钼(MoS₂),研究MoS₂含量对Fe基钻头胎体相对密度、洛氏硬度、抗弯强度以及与白刚玉砂轮干磨时的磨损量和摩擦因数的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等测试仪器分析了抗弯强度和摩擦磨损试验后的试样断口和表面的形貌及物相成分。试验结果表明,在试验范围内,Fe基胎体相对密度与MoS₂含量关系不大,但是与未添加MoS₂的Fe基胎体相比,其相对密度提高了约2.5%,达98%以上。Fe基胎体洛氏硬度随着MoS₂含量的增加先增大后减小,在MoS₂体积分数为8%时胎体硬度最大,洛氏硬度HRB值达101.3。Fe基胎体抗弯强度随着MoS₂含量的增加先增大后减小,在MoS...     

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%。     

Microstructure and Mechanical Properties of Mica Glass-Ceramics Prepared by Pressureless Sintering a Phlogopite and Various Additives

Mica glass-ceramics were prepared by pressureless sintering with a phlogopite and various additives as raw materials. The effects of CaF2 content, Li2O content, ZrO2 content, and sintering temperature on the microstructure and mechanical properties of the mica glass-ceramics were investigated by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and mechanical testing, respectively. The results show that the additive of ZrO2 has the best reinforcing effect on the flexural strength of the mica glass-ceramics. The smaller powder particles and the larger forming pressure result in the larger bulk density of the mica glass-ceramics samples. The main crystallite phases of samples with ZrO2 as additive were phlogopite and quartz with sintering temperature lower than 1120 ℃. The crystal phase of glass ceramics appeared fiberform and cross arranges with good lap. The highest value of flexural strength, 63.7 MPa, was shown on sample with 10wt% ZrO2 as additive and sintering temperature of 1120 ℃.     

Investigation of the Matrix Effect of Mg, Si, Ca, Sc, Fe, Y, La and Lu in Pyroxene Composition Synthetic Silicate Glasses by Ion Microprobe

The dependence of the count rate of singly charged secondary ions of the elements Mg, Si, Ca, Sc, Fe, Y, La and Lu on the bulk composition of the sample (known as the matrix effect) was systematically investigated for synthetic silicate glasses using a Cameca IMS 3f ion microprobe. Matrix elements in these samples, with the composition of a Mg-Fe-Ca pyroxene, comprised Mg, Si, Ca and Fe to which were added the minor elements Sc, Y, La and Lu (each at 0.1 atom %). The matrix dependence of all elements was determined quantitatively by ratioing their count rate response to the Ca or Fe yields of the sample. Measurements were conducted using four energy offsets: 0 eV, 40 eV, 80 eV and 120 eV (each 20 eV) with primary beam currents of between 0.5 and 3 nA. For the four minor elements investigated, a non-linear dependence of the absolute sensitivity factors on the Fe content was found at all the energy ranges studied. This matrix effect decreased with increasing secondary ion energy. For the major elements Mg, Si, Ca and Fe, linear as well as non-linear dependences of the absolute sensitivity factors on the Fe content were found, depending on the element and the energy level considered. Because of their importance in the geosciences, relative sensitivity factors of the elements under study relative to Si as reference element (in some cases also relative to Mg) were determined. For low energy ions, a Fe-dependent matrix effect also occurred. For Mg, Y, La and Lu, the matrix effect vanished for some values of the secondary ions energy range.     

适用于栅格状孕镶金刚石钻头的胎体配方研究

为了提高钻进坚硬岩层的工作效率,将孕镶金刚石钻头胎体结构设计为栅格状,分析了栅格状孕镶金刚石钻头钻进岩层时的碎岩方式,并采用粉末冶金法制备Inconel 718和CoCrMo试样,通过分析不同烧结温度对两种胎体试样的硬度、耐磨性及抗弯强度的影响,确定了两种材料的最优烧结参数,并对其在该烧结温度下的力学性能进行对比分析。研究结果表明:Inconel 718和CoCrMo均具有较好的抗弯强度,满足钻进坚硬岩层对胎体抗弯强度的要求。Inconel 718的硬度比传统WC基胎体材料小,试样磨损量较大,适合用于地质灾害应急勘查等要求钻进速度快的极端情况;CoCrMo的硬度及耐磨性与传统WC基胎体接近,适合作为孕镶金刚石钻头的胎体材料。      

金刚石钻头性能及其制造工艺学

金刚石钻头质量的提高，主要取决于控制金刚石钻头的各种性能参数，特别是金刚石钻头制造工艺过程中的自动化控制，这是全面保证钻头质量的关键。经多年研究已取得了良好的效果。     

添加剂加量对金刚石焊接强度的影响(金刚石焊接机理研究之三)

通过加入不同含量添加剂的2种试样，用同一烧结工艺同炉烧结，对试样进行强度测试，获得了不同的物理力学性能，在高倍电镜下，观察和测金刚石与胎体金属界面上不同添加剂所生成的金属碳化物层厚度和面积，通过试样金相组织分析，观察其晶体组织及颗粒体布，从而确定不同添加剂的合理加量值。