PDC耐磨性研究.pdf

1、聚晶金剛石復(fù)合片（polycrystallinediamondcompact，PDC）是以金剛石微粉為原料，WC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。耐磨性，作為PDC使用的重要特性，一般用磨耗比這個(gè)參數(shù)來進(jìn)行表征，PD

2、C生產(chǎn)廠家都在竭盡可能地提高其耐磨性，但是由于影響PDC的耐磨性的因素很多，各因素之間又相互制約，所以進(jìn)一步提高PDC的耐磨性還存在一些問題。 本文利用工具顯微鏡和磨耗比測(cè)試專用砂輪等，研究了PDC耐磨特性的表征，完善了體積磨耗比的測(cè)定方法，并與傳統(tǒng)的質(zhì)量磨耗比方法進(jìn)行了比較。利用掃描電鏡研究PDC的微觀結(jié)構(gòu)和磨損工作面的顯微結(jié)構(gòu)，深入分析了PDC的磨損機(jī)理和PDC的微結(jié)構(gòu)對(duì)耐磨性的影響，在分析中，初步嘗試引入分形原理，利用分形

3、維數(shù)計(jì)算軟件對(duì)掃描電鏡圖像的分形維數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，試圖將其與體積磨耗比建立一定的聯(lián)系。論文主要工作如下： 1.改進(jìn)了PDC耐磨性的表征方法，以PDC的體積磨耗比取代質(zhì)量磨耗比。改進(jìn)后的方案獲取數(shù)據(jù)簡(jiǎn)便易行，測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。 2.研究了PDC的溫度特性。實(shí)驗(yàn)顯示：當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)，PDC的體積磨耗比迅速下降。表明在沒有強(qiáng)制冷卻的情況下，溫度可能是造成PDC失效的主要原因，針對(duì)特定的PDC，測(cè)定磨耗比的溫度特性可以限定

4、其適用范圍。 3.研究了影響PDC耐磨性的微結(jié)構(gòu)因素，通過掃描電鏡分析了粘結(jié)劑，晶粒大小及其分布，界面，孔隙對(duì)耐磨性的影響，并預(yù)測(cè)了PDC的磨耗比隨微觀結(jié)構(gòu)變化的趨勢(shì)。 4.探討了PDC的磨損機(jī)理。利用掃描電鏡對(duì)PDC磨損斷面進(jìn)行了分析，得出PDC的磨損主要為磨粒磨損，伴隨有粘著磨損和疲勞磨損，PDC的磨損過程為金剛石顆粒的微觀解理破碎過程，提出了金剛石顆粒的磨損模型。并利用軟件計(jì)算了磨損斷口圖像的分形維數(shù)，得出磨損面的