金刚石-硬质合金复合齿钻头在卵砾石地层中的应用

研制的人造金刚石单晶与WC -Co硬质合金复合球齿钻头 ,具有高耐磨性、高硬度、高冲击韧性 ,其超硬复合部分在钻进大硬度的卵砾石地层时 ,能象孕镶金刚石钻头那样切削岩石。野外钻进试验表明 ,复合齿钻头和普通合金钻头相比 ,回次进尺提高 1倍以上 ,小时效率提高 1.5倍以上 ,平均寿命增加 2 .5倍以上 ,而每m进尺钻头成本降低了 35 %。

金刚石-硬质合金超硬复合柱齿优化设计探讨

通过研究常规超硬复合柱齿碎岩机理 ,提出了超硬球齿部分外形的优化设计 ,分析了其碎岩机理 ,推导出合理的双唇面超硬球齿半径之间的关系式 ,这为冲击回转化钻进提供了依据。

金刚石-cBN-硬质合金复合柱齿的理论分析

通过多种分析手段对所研制的金刚石 -立方氮化硼 (cBN) -硬质合金超硬复合柱齿进行了深入的研究分析 ,得出了由于B的烧结促进和强化作用、Ni-P的活化烧结作用以及cBN加入 ,大大提高了超硬复合柱齿的性能 ,同时还分析指出 ,在金刚石与基体合金之间存在过渡区 ,该过渡区能有效地保护金刚石免受高温损伤 ,另外 ,该过渡区还大大增强了基体与金刚石之间的结合强度 .

新型针状硬质合金-金刚石复合型钻头

介绍了针状硬质合金-金刚石复合型钻头的设计与制造工艺以及在孕镶针状硬质合金钻头基础上复合金刚石的研究方法。对针状硬质合金规格、性能以及排列方式提出了有实用价值的设计,并对金刚石的品级、浓度、粒度及钻头的烧结工艺进行了较深入的试验研究。生产性试验表明,该类型钻头对于钻进硬而破碎地层、软硬夹层以及卵砾石地层均具有很好的使用效果。

金刚石和硬质合金复合堆焊在钢齿钻头齿面强化中的应用

本文针对目前用于钢齿牙轮钻头齿面强化的国产硬质合金抗冲击能力差、耐磨性不足等问题,以钢齿牙轮钻头基体材料20Ni4Mo作为试验用材,选用具有良好耐磨性能的球形硬质合金和金刚石作为齿面强化材料,采用氧乙炔堆焊工艺完成了钻头基体材料的表面强化研究,从而提高钻头基体材料的表面耐磨性和抗冲击能力。通过模拟钢齿牙轮钻头工作环境,用冲击磨料磨损试验实现对基体材料表面堆焊层的耐磨性检验,为钢齿钻头齿面强化探索一条更为有效的新途径。

金刚石-立方氮化硼-硬质合金复合柱齿的研究

采用添加Ni-P活化烧结WC -Co硬质合金的特殊工艺 ,用热压法成功地烧结出了新型的金刚石 -立方氮化硼 -硬质合金复合柱齿。研究分析了热压烧结工艺 (烧结温度、烧结压力和保温保压时间 )对新型金刚石 -立方氮化硼 -硬质合金复合柱齿性能的影响。

活化烧结对金刚石增强型硬质合金复合齿性能的影响

在金刚石增强型硬质合金复合齿基体中球磨添加不同量红磷,比较相应的金刚石增强型硬质合金基体的性能,确定添加(质量分数)0.3%P的复合齿基体性能最好;同时采用化学镀Ni-P合金添加P结合球磨添加0.1%P的方式,其超硬复合齿基体力学性能及复合齿的磨耗比、抗冲击功远远优于单纯球磨添加0.3%P方式超硬复合齿的性能。说明为了实现金刚石增强型硬质合金复合齿的活化烧结方式,磷元素最优的添加方式是化学镀结合球磨的添加方式。

金刚石-硬质合金复合片的耐磨性测试方法研究

金刚石-硬质合金复合片的耐磨性是一个非常重要的技术指标,但迄今为止国际上尚无统一的PDC耐磨性测试标准。本文在分析我国和乌克兰评价PDC耐磨性方法优缺点的基础上进行了对比性研究,指出乌克兰超硬材料研究所按复合片在实验台上切削岩块的磨损高度和面积来评价的方法,更接近于孔底岩石破碎过程,PDC的几何磨耗量可更全面真实地反映复合片在钻探生产中的工作寿命。同时,讨论了乌克兰方法需要完善的地方。

稀土富铁金刚石增强型硬质合金复合齿的研究

采用稀土La掺杂的添加方式 ,优选富铁硬质合金基体的配方 ,通过基体的力学性质测试以及金相分析确定了YG1 5富铁硬质合金的基体配方 ,确定出最佳稀土La添加量为 0 .5 %质量比。单齿抗冲击试验表明 ,这种复合齿具有良好的抗冲击性能。室内钻进试验说明 ,适当配方的稀土富铁金刚石增强型硬质合金复合齿具有良好的抗冲击性 ,较强的研磨能力和对岩样的广谱性。同时 ,通过野外实际钻进进一步说明 ,这种复合齿钻头具有高时效性。通过调整金刚石的镀覆方式和物质 ,金刚石浓度以及烧结工艺 ,来控制复合齿的性能 ,从而使稀土富铁金刚石增强型硬质合金复合齿钻头具有高时效。

孕镶金刚石-针状合金复合式取心钻头的应用研究

采用普通硬质合金钻头、PDC钻头或普通孕镶金刚石钻头钻进卵砾石层,钻头磨损特别快,使用寿命短,时效低,钻探成本高。本文介绍的孕镶金刚石-针状合金复合式取心钻头综合了普通孕镶金刚石钻头与自磨式硬质合金钻头的特点,胎体具有较高的耐磨性和抗冲击韧性。钻头胎体中孕镶的针状合金除了增韧外,还起硬支点的作用。该钻头与普通硬质合金钻头、PDC钻头、普通孕镶金刚石钻头相比,具有较好的钻进性能,使用寿命长,在卵砾石层钻进能保持较高的机械钻速和回次进尺长度。

渗硼+两步处理硬质合金微米-纳米金刚石复合涂层工具研究

研究了固体粉末渗硼+碱酸两步预处理硬质合金基体的表面组织、形貌、粗糙度。实施优化的微米-纳米为0.1402μm金刚石复合涂层沉积工艺,得到表面平整、光滑、平均粗糙度的优质金刚石复合涂层。该涂层与基体附着力高,压痕测试其临界载荷大于1500 N,金刚石复合涂层刀具加工ZAlSi12合金试验表明其切削寿命是无涂层刀具的41倍。

锥形聚晶金刚石复合片钻头(PDC)齿与常规PDC齿破岩效果对比试验

为对比分析锥形PDC齿与常规PDC齿在不同岩样上的破岩效果,通过单齿破岩试验,分析了不同磨损高度的常规PDC齿与锥形PDC齿在钻压影响下的破岩规律。结果表明:在一定的钻压下,锥形齿在钻进硬度较小的岩石(灰板岩、绿板岩、大理岩)时,相比无磨损PDC复合片的切削深度较小,但远大于磨损了的PDC复合片的切深;随着岩石硬度的增大,锥形齿的切削深度越接近无磨损的PDC齿;在钻进较硬的岩石(石灰岩、玄武岩)时,当钻压小于某一值时,锥形齿的切削深度小于无磨损PDC复合片;当钻压大于该值时,锥形齿的切削深度则大于无磨损PDC复合片。试验结果为复合片-锥形齿混合钻头设计提供了理论支撑。

金刚石增强复合齿提高了牙轮钻头的性能

通过大量的试验数据介绍了ＤＥＩ金刚石增强复合齿的性能、特点和优越性。ＤＥＩ楔形齿一改传统保径齿的被动保径状态，通过优化金刚石的成份、增强齿的强度和韧性、修改现有碳化钨齿的几何形状，从而产生了新一代的进攻型金刚石增强保径合金齿，提高了钻头的保持井径的能力，更可靠地保持了钻头的切削结构，延长了钻头的保持机械钻速的时间，使钻头的使用寿命更长，完井时间更短。

硬质合金基底金刚石涂层复合钻齿的制备工艺研究

在对硬质合金基底金刚石涂层复合工艺研究的基础上,提出了采用烧结复合工艺的新路线,研制出了一套金刚石与硬质合金基底烧结复合新工艺。对采用新工艺路线加工试制的复合钻齿,进行了一系列的工业性试验,结果显示:新型复合工艺提高了钻齿的使用寿命,使钻齿的寿命与成本之比有了较大的提高。并在实践中,检验了新工艺的可行性。

金刚石复合齿潜孔钻头的研究与应用

随着采矿工业深部开采量加大,坚硬磨蚀性矿岩增多,对潜孔钻头的寿命和工作效率提出了更高的要求。文章提供了一种新型聚晶金刚石潜孔钻头,实验表明,聚晶金刚石潜孔钻头与传统硬质合金潜孔钻头相比,可大大提升钻头寿命,提高钻头的工作效率,降低消耗,是钻进中硬岩层的理想钻头。

复合钻井用新型金刚石钻头研制及现场试验

针对复合钻井钻头转速高、井下动力钻具的输出扭矩受限制的特点,研制了一种尖圆混合布齿、低扭矩的新型金刚石钻头。现场试验证明,新型金刚石钻头扭矩小,寿命长,在相近条件下,比邻井常规金刚石钻头的机械钻速提高30.1%～36.2%,能更好地适应复合钻井的需要。

车削铝合金用的细粒金刚石─硬质合金复合片

本文着重探讨了用不同方法预处理尺寸为５／３至２０／１４的型号为ＡＣＭ合成金刚石粉的工艺对烧结细粒度金刚石一硬质合金复合片（以下简称ＡＴＩＩＭ）的影响。ＡＴＩＩＭ 试验表明：对金刚石粉的预处理可提高细粒度金刚石一硬质合金复合片生产的合格率，通过用电磁场的辉光放电处理后的金刚石粉制取的复合片能达到最佳粗糙度和最高耐用度。此外，本文对优选金刚石粉原料粘度号问题也进行了研究。

非连续金刚石/Ta基碳化物复合涂层结构及性能

为提升硬质合金的硬度和耐磨性,改善其与金刚石涂层的结合强度,先用双辉等离子表面合金化技术在其表面制备Ta金属层,再用化学气相沉积法对Ta金属层进行碳化-沉积复合处理,制备出非连续金刚石/Ta基碳化物复合涂层。研究了源极与工件极电位差对金属层的影响以及复合涂层的结构与性能。结果表明:制备的金属层均由连续致密的胞状α-Ta组成;随电位差的增大,Ta金属层的显微硬度和结合强度均先升高后降低;电位差为240 V时,Ta金属层的显微硬度和结合力最高,分别达1151HV0.2和117 N;碳化-沉积后,涂层由表面离散分布的非连续金刚石颗粒和TaxC(TaC、Ta2C)组成,其显微硬度提高至基体的1.8倍,磨损率仅为基体的45%。非连续金刚石/Ta基碳化物复合涂层具有良好的结合性能,能有效提升硬质合金的硬度和耐磨性能。

聚晶金刚石复合柱齿潜孔钻头的研制

通过对普通硬质合金潜孔钻头的缺点进行分析,论证了聚晶金刚石复合柱齿在潜孔钻头上应用的可行性,并确定了聚晶金刚石复合柱齿潜孔钻头的结构、生产工艺和工艺要点。

梯度聚晶金刚石(PCD)增强楔形复合齿的制备

评述了梯度聚晶金刚石 ( PCD)增强楔形复合齿的优点 。