聚晶金剛石復(fù)合片殘余應(yīng)力與錨桿鉆頭失效機(jī)制

　　聚晶金剛石復(fù)合片是以金剛石微粉為原料，碳化鎢硬質(zhì)合金作為基體，通過特定的合成工藝在高溫高壓條件下燒結(jié)而成的一種超硬復(fù)合材料。復(fù)合片兼具金剛石硬度高、耐磨性好以及硬質(zhì)合金抗沖擊性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已從深井鉆探的使用擴(kuò)大到礦床勘探及機(jī)械加工等各個(gè)領(lǐng)域，復(fù)合片也逐漸取代單晶金剛石成為超硬材料家族中最重要的一員。聚晶金剛石復(fù)合片作為新型的超硬復(fù)合材料，代替?zhèn)鹘y(tǒng)合金材料使用在錨桿鉆頭上，應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛。論文主要內(nèi)容和結(jié)論如下:　　

     1.簡單介紹了聚晶金剛石復(fù)合片高溫高壓合成的機(jī)理。本次實(shí)驗(yàn)的樣品選用的是在鉸鏈?zhǔn)搅骓?xiàng)液壓機(jī)不同合成壓力下合成的1308系和1304系的不同界面形態(tài)的聚晶金剛石復(fù)合片。　　

     2.利用JXA-8230型電子探針儀分析了所選的聚晶金剛石復(fù)合片在微觀組織結(jié)構(gòu)、組成成分分布和粒徑分布幾方面的特征，以及對殘余應(yīng)力的影響，結(jié)合現(xiàn)有的合成工藝，對相關(guān)影響因素進(jìn)行了探討?！　?/span>

     3.采用INVIA型顯微共焦激光拉曼光譜儀對樣品進(jìn)行石墨化及殘余應(yīng)力的測試分析。通過拉曼特征峰分析樣品是否出現(xiàn)石墨化，內(nèi)部殘余應(yīng)力性質(zhì)，并利用公式計(jì)算出了殘余應(yīng)力大小?！　?nbsp;    4.通過分析得知，界面形貌不同的1308系樣品，合成壓力大使鈷出現(xiàn)了明顯的富集現(xiàn)象，造成鈷在中間和邊緣的分布存在較大差異，粒徑分布也不均勻。鈷的富集也造成殘余應(yīng)力增大，且沿徑向分布極不均勻，甚至出現(xiàn)了拉應(yīng)力;不同形貌的1304系樣品，合成壓力的不同沒有造成鈷的明顯富集，鈷在中間和邊緣的分布均勻，小的合成壓力使粒徑分布更佳均勻，雖然內(nèi)部也有殘余應(yīng)力存在，但是卻沿徑向均勻分布。在原材料相同的情況下，界面形貌與合成壓力的差異會引起較大的殘余應(yīng)力，使復(fù)合片的性能降低?！　?/span>

     5.設(shè)計(jì)錨桿鉆頭微鉆臺實(shí)驗(yàn)，對錨桿鉆頭的失效進(jìn)行分析，得出失效的機(jī)制，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。