热损伤聚晶金刚石真空摩擦学性能及其机理研究
发布时间：2022-01-24 19:26
聚晶金刚石复合片（PDC）是由金刚石微粉在粘结剂钴的作用下,经高温高压（HT/HP）在硬质合金基底上烧结而成的。因具有高硬度与良好的耐磨性及抗冲击韧性而广泛应用于钻头、刀具、轴承等的制备,在极端工况下展示出良好的摩擦学性能。随着太空钻探技术的发展如月球采样特种PDC取心钻头等,面临着服役于真空环境下的问题。在真空环境中,由于悬键钝化效果的去除,两固体表面直接接触导致较高的摩擦系数,摩擦界面局部闪温急剧升高黏着磨损严重。本研究采用简便有效且成本较低的退火热处理手段,有效地改善了聚晶金刚石真空摩擦磨损性能,详细探究了热处理温度对聚晶金刚石表面微观结构及物相变化的影响,进而阐释其对摩擦磨损行为的影响机制。基于700℃热处理后PDC对磨Si3N4展现出的优异真空摩擦学性能,进一步探究SiC、Si3N4、Al2O3、GCr15四种不同材料真空环境下对磨700℃热损伤PDC的摩擦磨损行为。综上结果表明:（1）未处理PDC表面有少量剥落坑及裂纹,在真空下对磨Si
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金刚石自配副摩擦系数随载荷变化曲线
图 1-2 金刚石分别在大气环境下的磨损和真空下的磨损（Bowden F P, 1964）Fig. 1-2 Wear of diamond. a, No obvious damage after prolonged sliding in air; b, severe wearafter 7000 cycles at a pressure of 5×10-10torr.Aggleton M 等人（Aggleton M, 2009）研究了微晶粒金刚石、超纳米晶金刚石（UNCD）及类金刚石（DLC）薄膜在真空及大气环境下的摩擦学性能，温度变化范围从 8 K 到常温。研究表明，在大气环境室温条件下，三类薄膜的摩擦系数均低于 0.1。但是在真空环境下时，微晶金刚石薄膜摩擦系数高达 0.6，超纳米晶金刚石薄膜的摩擦系数则依赖于温度变化，仅有 DLC 仍展现了较低的摩擦系数。他认为影响摩擦的因素在于氢的钝化，在真空环境下，存在较多无法钝化的表面 C-C 悬键，导致摩擦系数较高。1.3.2 类金刚石材料真空摩擦学行为
DLC 的固液复合润滑涂层在真空环境下对磨不同材料的摩擦系曲线（Liu X, 2012）n coefficient and average COF for DLC-based solid-liquid synergisticings under high vacuum condition with different counterface materials成 a-C:H:O:F:Si 薄膜在真空环境下对磨钢球的摩擦系数变化曲线宽度（b）a-C:H 薄膜真空下对磨钢球的摩擦系数变化曲线(Wang
【参考文献】：
期刊论文
[1]月球钻探取心特种钻头研制与试验[J]. 李大佛,雷艳,许少宁. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2013(02)
[2]MSTS-1型多功能真空摩擦磨损试验机的研制[J]. 马国政,徐滨士,王海斗,张森. 真空科学与技术学报. 2013(02)
[3]粘结剂钴对于聚晶金刚石复合片热稳定性的作用机制[J]. 汪冰峰,王斯琰,唐治,程丽乾. 矿冶工程. 2009(05)
[4]聚晶金刚石石墨化温度的研究[J]. 王适,孙宝元,王裕昌,张弘弢. 超硬材料工程. 2005(05)
[5]到宇宙中去钻探[J]. 张祖培. 国外地质勘探技术. 1980(10)
本文编号：3607164
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金刚石自配副摩擦系数随载荷变化曲线
图 1-2 金刚石分别在大气环境下的磨损和真空下的磨损（Bowden F P, 1964）Fig. 1-2 Wear of diamond. a, No obvious damage after prolonged sliding in air; b, severe wearafter 7000 cycles at a pressure of 5×10-10torr.Aggleton M 等人（Aggleton M, 2009）研究了微晶粒金刚石、超纳米晶金刚石（UNCD）及类金刚石（DLC）薄膜在真空及大气环境下的摩擦学性能，温度变化范围从 8 K 到常温。研究表明，在大气环境室温条件下，三类薄膜的摩擦系数均低于 0.1。但是在真空环境下时，微晶金刚石薄膜摩擦系数高达 0.6，超纳米晶金刚石薄膜的摩擦系数则依赖于温度变化，仅有 DLC 仍展现了较低的摩擦系数。他认为影响摩擦的因素在于氢的钝化，在真空环境下，存在较多无法钝化的表面 C-C 悬键，导致摩擦系数较高。1.3.2 类金刚石材料真空摩擦学行为
DLC 的固液复合润滑涂层在真空环境下对磨不同材料的摩擦系曲线（Liu X, 2012）n coefficient and average COF for DLC-based solid-liquid synergisticings under high vacuum condition with different counterface materials成 a-C:H:O:F:Si 薄膜在真空环境下对磨钢球的摩擦系数变化曲线宽度（b）a-C:H 薄膜真空下对磨钢球的摩擦系数变化曲线(Wang
【参考文献】：
期刊论文
[1]月球钻探取心特种钻头研制与试验[J]. 李大佛,雷艳,许少宁. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2013(02)
[2]MSTS-1型多功能真空摩擦磨损试验机的研制[J]. 马国政,徐滨士,王海斗,张森. 真空科学与技术学报. 2013(02)
[3]粘结剂钴对于聚晶金刚石复合片热稳定性的作用机制[J]. 汪冰峰,王斯琰,唐治,程丽乾. 矿冶工程. 2009(05)
[4]聚晶金刚石石墨化温度的研究[J]. 王适,孙宝元,王裕昌,张弘弢. 超硬材料工程. 2005(05)
[5]到宇宙中去钻探[J]. 张祖培. 国外地质勘探技术. 1980(10)
本文编号：3607164
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