铸造碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的三体磨损行为

发布时间：2021-03-05 06:45

　　采用无压浸渗工艺制备了铸造碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体材料,胎体材料组织均匀,胎体中碳化钨颗粒完整,碳化钨颗粒与铜合金基体形成均匀扩散层。重点研究了PDC钻头胎体的三体磨料磨损行为和磨损机理。结果表明:铸造碳化钨颗粒形貌是影响PDC钻头胎体三体磨料磨损行为的主要因素。相对于破碎铸造碳化钨,球形碳化钨内部微裂纹少且无应力集中,具有耐磨增效作用,可显著提高PDC钻头胎体材料的三体磨损性能。球形碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的相对耐磨性是破碎碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的10倍。破碎碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的磨损表面呈现大量铜合金基体犁沟,多角状碳化钨颗粒被磨损变圆滑;而球形碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的磨损表面碳化钨颗粒突出林立,少量碳化钨颗粒被折断或发生破裂。 

【文章来源】：中国有色金属学报. 2020,30(02)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

胎体材料三体磨损后磨损面的表面粗糙度

图4(a)所示为胎体材料三体磨损过程中的体积磨损速率随时间的变化曲线。由图4(a)可知，30 min后，四种胎体材料的磨损速率基本维持稳定。但是，当铸造碳化钨的颗粒形貌相同时，增加铸造碳化钨颗粒的含量，高硬度的碳化钨颗粒增强了胎体的耐磨性能，因此胎体材料的磨损速率相应降低。同时可以看出，相对于破碎铸造碳化钨颗粒增强胎体材料1#和2#，球形铸造碳化钨颗粒增强胎体材料3#和4#的磨损速率显著降低。图4(b)所示为胎体材料三体磨损2 h后的总体积磨损量。胎体材料1#和2#(含破碎铸造碳化钨)与胎体材料3#和4#(含球形铸造碳化钨)的体积损失量相差10余倍，也即球形铸造碳化钨颗粒增强胎体材料3#和4#的耐磨性能远高于破碎铸造碳化钨颗粒增强胎体材料1#和2#的耐磨性。结合图2中胎体材料的硬度可知，当铸造碳化钨含量相同时胎体的硬度相当，但胎体的耐磨性能却相差甚远。因此，铸造碳化钨的颗粒形貌是影响胎体材料三体磨损性能的主要因素。此外，虽然球形铸造碳化钨与破碎铸造碳化钨的硬度相当(见表1)，但球形碳化钨内部微裂纹少，且无应力集中，对提高胎体材料的耐磨性能同样具有促进作用。图2 胎体材料的洛氏硬度

胎体材料的洛氏硬度

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3064762