1. 金剛石-硬質合金復合片
(一)國產復合片
鄭州磨料磨具磨削研究所於1982年研製成功PDC材料,並於1990年開始PDC刀具的工業化生產。與此同期,國內多家公司從美國引進了製造PDC的設備與技術,隨後PDC產業迅速發展。目前我國PDC的產量已躍居世界首位。常用的國產復合片型號如表2-10所示。
(二)國外產的復合片
早期生產Stratapax復合片的主要廠家是美國G.E.公司和南非DeReers公司。其聚晶金剛石層用粒徑0.3mm的金剛石粉料在溫度1400℃和壓力6000MPa條件下(添加鈷作催化劑)壓制而成。Stratapax復合片與天然金剛石的物理力學性質對比如表2-11所示。
表2-10 常用的國產復合片型號及尺寸
表2-11 Strtapax片與天然金剛石的物理機械特性對比
由於金剛石層中有觸媒金屬,可能導致復合片在加熱至1000℃以上時性能下降,在金剛石層中出現徑向裂紋,甚至出現與硬質合金襯底分層。而復合片在900~950℃條件下性能基本不發生變化,所以應採用銀基低溫焊料把它們焊在鑽頭剛體或胎體上。
表2-11中的相對耐磨性指標以工具切削刃磨損量達0.254mm所需的時間為單位(min)。獲得數據的試驗條件是在無冷卻、線速度2.54m/s、切削深度0.762mm和每轉給進量0.127mm條件下切削標准砂輪。由表2-11的數據可看出,Strtapax復合片的耐磨性比硬質合金高100~150倍,與天然金剛石相當。Strtapax片的工作表面硬度幾乎是硬質合金的3倍,而是天然金剛石的2/3~1/2。
DeReers公司用於Syndrill型復合片的人造金剛石聚晶與天然金剛石和硬質合金的物理力學特性對比如表2-12所示。復合片中所用的人造金剛石聚晶性能基本與天然金剛石相近,明顯高於硬質合金的硬度和抗壓強度。由於調整了單晶的方向,使人造聚晶金剛石具有更均勻的硬度,從而提高了其耐磨性。但其抗彎強度明顯小於硬質合金,所以抗沖擊韌性較差。
表2-12 Syndrill型復合片中聚晶人造金剛石與天然金剛石和硬質合金的性能對比
獨聯體主要使用兩種型號的復合片製造鑽頭:8×3mm和13.5×3.5mm,其中金剛石層的厚度0.7~0.8mm。
(三)烏克蘭在復合片研究方面的進展
1.增大襯底接觸面積的效果分析
1985年烏克蘭超硬材料研究所即開始生產金剛石復合片。在復合片鑽頭投入工業應用的初期,發現深孔鑽進中復合片鑽頭的主要損壞形式為:金剛石層的相對耐磨性差使其鑽頭壽命不長,金剛石層與襯底脫離、焊縫破壞、復合片脫落等。根據2154個復合片的觀測結果發現,復合片鑽頭最主要的損壞形式是金剛石層與襯底脫開,佔21%。這時僅靠襯底起切削具的作用,導致鑽頭的實鑽指標迅速下降。
為了提高金剛石層與硬質合金襯底的連接強度,於1987年提出了在襯底上加工凹槽增大接觸面積的方法。襯底表面相互垂直的半圓形凹槽如圖2-2(a)所示,加工出來的凹槽深0.35mm(圖2-2(b))。以直徑13.5mm的復合片為例,帶棋盤狀凹槽的襯底接觸面積Ss=175.03mm2,比同直徑平襯底的接觸面積(Ss=143.14mm2)增大22.3%。
曾製造焊有43片帶凹槽襯底復合片的全面鑽頭用於生產試驗,共進尺1158m,未發現金剛石層與襯底脫開的現象。說明該方法增大了金剛石層與襯底的連接強度。
圖2-2 帶棋盤形凹槽的襯底
同時,在實驗室進行了復合片抗剪切試驗。在抽樣復合片上沿徑向切出5塊2mm×2mm×3.5mm的平行六面體試樣,並在試驗台上沿其邊界線剪切。在標准復合片和凹槽襯底復合片試樣接觸面積投影都等於4mm2的條件下,得出的試驗結果如表2-13所示。凹槽襯底復合片測得的平均剪切應力比標准復合片提高了30%,而且剪切應力與接觸面積的增大成正比。
表2-13 復合片的剪切試驗結果
表2-13中的測量值明顯高於規定的鑽頭硬質合金焊接強度要求(cp=270~320MPa),所以這種帶凹槽襯底的復合片在深孔作業中是安全的。
2.復合片的耐磨性測試方法及其實用性
金剛石-硬質合金復合片的耐磨性是一個非常重要的技術指標。鑽探經驗表明,PDC鑽頭的使用效果在很大程度上取決於復合片的耐磨性,但迄今為止國際上尚無統一的PDC耐磨性測試標准。
國內主要採用JS-71A型磨耗比測定儀,通過准確測定PDC和砂輪的失重量來確定PDC的磨耗比。這種方法的檢測誤差較大,主要來源於設備的系統誤差、砂輪的硬度偏差和稱量誤差三個方面。其中,稱量誤差對磨耗比測試結果的影響最大且不易解決。因為PDC的硬度和耐磨性極高,試驗過程中失重很小(多在10-5~10-4g范圍內),而PDC表面常吸附空氣中的塵埃,稱量時表面吸附塵埃的重量就可能抵消其失重,使得測量失准,甚至因失重為負數而無法算出磨耗比。此外,對稱量環境和砝碼潔凈度,對分析天平精度的嚴格要求,也使磨耗比檢測試驗的難度增大。
烏克蘭國家科學院超硬材料研究所對PDC的耐磨性進行了系列研究。他們不僅通過與砂輪的磨耗比來了解PDC的耐磨性,更重視PDC復合片與岩石對磨時的磨損高度及磨損面形成的動態過程,通過岩石切削過程中PDC磨損高度、磨損面積與切削路徑長度之間的關系來評價PDC的耐磨性。因為後者與鑽探生產過程更接近,所以更能反映PDC的實際工作能力。
烏克蘭超硬材料研究所曾在2500壓機上,用表面鍍覆保護層的金剛石原料,在7.7GPa壓力、1600~2000℃條件下燒制新型大厚度復合片,其金剛石層厚度為1.7mm。為考察新型復合片的耐磨性,安排了傳統復合片與新型復合片的切削(耐磨性)對比試驗。試驗在用卧式刨床改裝的實驗台上進行。用復合片去切削500mm×300mm×200mm的平行六面體石英砂岩岩塊,岩塊的單軸抗壓強度極限為140MPa,研磨性為35mg(按前蘇聯研磨性測試方法)。
試驗之前,先用舊復合片把岩塊表面處理平整,使其平整度偏差不超過0.1mm。再把試驗復合片固定在刨床的刀座上(角度可調)並夾緊,使復合片切削刃的切削前角βc=-10°±0.5°、切削後角αc=10°±0.5°(圖2-3)。
切削規程為:切削速度0.55m/s,切削深度0.50mm,每個切削行程後岩塊橫向位移2.8mm。所有復合片樣品都要在岩塊上完成50±1m長的切削路徑,用誤差±0.01mm的顯微鏡測出磨損面中心部分的實際深度hi(即復合片已磨損掉的高度)及復合片切削刃上的磨損長度li,然後求出復合片磨損面的平均高度hcp作為復合片的初始磨損高度(圖2-4)。
圖2-3 復合片在刨床上固定示意圖
圖2-4 復合片磨損面形狀示意圖
復合片磨損面的平均高度可由下式求得
人造金剛石超硬材料在鑽探中的應用
式中:n為復合片的數量;hi為復合片磨損面中心部分的實際磨損高度,mm;k為岩塊的研磨性修正系數。
復合片的初磨試驗結果示於表2-14。新型復合片的平均磨損高度為0.14mm,而傳統復合片(不包括切削刃上有破碎缺口的復合片)為0.28mm。
表2-14 不同型號復合片在初磨階段的磨損高度
為了測定復合片磨損的動態過程,用磨損高度最小的7號新型復合片和1號傳統復合片再做試驗。按上述方法在岩塊上分別切削不同的路徑長度(50±1m、100±1m、150±1m和200±1m),每次切削後,取下復合片並測定其金剛石層的磨損面積S作為復合片的磨耗性能(圖2-4)。復合片磨損面積S(mm2)可按弓形面積公式計算,考慮到岩石的研磨性修正系數k,可寫成
人造金剛石超硬材料在鑽探中的應用
式中:hi為復合片磨損面中心部分的實際磨損高度,mm;li為復合片切削刃上的實際磨損長度,mm。對於試驗用的石英砂岩,岩石研磨性修正系數k=1。
復合片磨損動態過程的測量結果與岩塊切削路徑的關系示於表2-15。
試驗結果表明,金剛石層增厚的新型復合片在岩塊切削路徑為50±1m條件下的平均磨損高度比傳統復合片減少了一半,即新型復合片的初始耐磨性比傳統復合片提高了1倍。在切削路徑長度200±1m條件下,形成磨損面的速度比傳統復合片下降了73%。
表2-15 復合片磨損動態過程的試驗結果
總之,烏克蘭採用的按實驗台復合片切削岩塊的磨損高度和面積來評價耐磨性的方法,更接近於孔底岩石破碎過程。而且它測的正是鑽頭使用者最關心的PDC幾何磨耗量,所以更能真實反映復合片在鑽進中的壽命。
2. 金剛石復合片是什麼
答:是一種金剛石和硬質合金基體組成的復合材料,具有硬度高、耐磨性好的特點,廣泛應用於石油鑽井、地質勘探、煤田鑽采鑽頭上和機械加工工具等行業。
國內專業生產金剛石復合片的公司主要有河南亞龍等,通過引進國際先進技術,加強自身技術開發力量培養,採用新型高效觸媒以及新工藝,生產的金剛石復合片具有多種齒型結構,界面結合牢固、均勻,有較高的耐磨性、熱穩定性和較強的抗沖擊韌性等特點。
當前金剛石復合片發展的方向主要有:
1、聚晶金剛石層不斷加厚,由最初的不足1mm發展到現在的2-4mm,產品的壽命也隨之提高。
2、金剛石晶粒越來越細,耐磨性和抗沖擊性綜合性能提高。
3、通過優化工藝或脫Co、增加耐熱層等工藝,提高熱穩定性。
4、界面結構的優化,改善界面應力。
5、產品直徑不斷加大,提高合成效率。
6、改善燒結效果,減小性能差異。
3. 什麼是金剛石(PCD)復合片
金剛石(PCD)復合片是由多晶金剛石層與硬質合金襯底在超高壓高溫下燒結而成的超硬復合材料,具有金剛石的硬度、耐磨性,還有硬質合金的抗沖擊韌性,是一種卓越的切削與鑽探工具材料。北京中拓創新韓國日進、美國GE、E6等國家的都有,牌號特全。還有激光切割,可分批次隨需要切割不同形狀。我就在他們切割的,服務好,特來推薦
中文片名:地心搶險記(地心末日)
外文片名:The Core
5. 金剛石復合片哪裡好
復合片現在來說國外的幾個牌子還是不錯的,國內的和人家還有一些差距,不過復合片最主要的還是適用的問題,關鍵看耐磨性和抗沖擊兩者怎麼結合了。你選用復合片的時候最好給廠家說明在哪裡用,什麼地層,做什麼鑽頭。
過內比較知名的有美國GE的,還有史密斯的。國產有新亞、亞龍、海明潤、四方達等廠家。
6. 一部找鑽石的電影 不是那叫血鑽的,我記得有個老頭把鑽石藏在槍托裡面,還有人被螃蟹夾死,
中文名:剛果驚魂
上映:1995年6月9日
地區:美國
時長:109分鍾
一家名為休斯敦地球資源技術服務公司派出了一個探險隊在剛果尋找藍色金剛石,結果在一天凌晨遇到不明生物的襲擊,大部分隊員的頭骨被敲碎。 通過對現場連線傳回的數據分析,總部的科學家羅斯小姐確認一個移動的黑影是大猩猩,難道是大猩猩傷害了人類?她向老闆申請帶隊去現場考察,弄清楚發生什麼,並繼續尋找金剛石。她邀請一個大猩猩研究專家埃利奧特博士隨行,後者養了一隻叫埃米的母猩猩,教會她用手勢表達語言和人類溝通。
正好埃利奧特第一次證實埃米做了一個夢,並讓她把夢境畫出來,這是第一個重要的發現:靈長類動物被證實也會做夢。之後他的助手從一本16世紀葡萄牙人探險家的書籍里看到一個圖,記錄的是剛果森林深處的一個名為津吉古城的廢墟,和埃米畫的很相似。而埃米正是幼年的時候因為母親被擊碎腦袋後,被人拯救出來輾轉到了美國。她畫的很可能是自己童年的記憶。博士正好需要一個機會戴著埃米去非洲證實這一切。
於是一個小團隊很快組成,乘坐專機飛往剛果原始大森林去尋找傳說中盛產金剛石的津吉古城。他們尋找藍色鑽石是一個非常重要的戰略物質,能夠極大提高計算機的演算速度,應用於光速的高能脈沖激光和粒子束武器系統,使得計算和攔截洲際導彈成為可能,這樣核威脅就可能不存在了。和他們競爭的還有日本工業財團和歐洲工業財團,他們也得知津吉城的位置,前往探寶,整個尋找的前期,雙方相互破壞對方的行動,綁架、栽贓、竊取信息,無所不用其極。 剛果的原始森林是危險重重的地方,很多地方是無人地帶,有經驗的導游很重要。地球資源成功和最有經驗的導游芒羅合作之後,日本和的歐洲財團聯合趕往津吉城
整個過程是一場賽跑,雙方的電腦和智囊團不斷對各個方案進行評估和優化。為了趕在對手前面到到達現場,羅斯他們選擇了在叢林中跳傘,涉險過河的路線,一路被蚊子騷擾,被河馬襲擊,遭遇食人土著,險些被軍閥的火箭攻擊。他們的競爭對手歐日財團功敗垂成,運輸機被火箭擊落,而地面隊員的頭骨擊碎,死狀凄慘,和休斯敦公司先遣隊的死狀一樣。
其間大猩猩埃米離開了隊伍,和野生的大猩猩交往了幾天後返回。最後他們終於找了被人遺忘的津吉古城,用高科技手段看到了很多石雕壁畫,了解到十四世紀鑽石開採的情況。當天晚上他們遭到了幾十隻手持石杵的銀背大猩猩的攻擊,這種大猩猩是一種顛覆現有大猩猩知識的新物種,具有高度的智慧,懂得謀略,能夠製造工具,攻擊手段殘忍。第一天被機槍火力網攻擊,損失慘重後,第二天晚上改變策略繼續攻擊,殺死了幾個腳夫。
考察隊終於弄明白,古代的津吉人訓練大猩猩用石杵殺人,擔當守衛和警察的角色,攻擊那些進犯或想他們想懲罰的人。津吉人還教會了這些大猩猩用手語配合聲音表達意思。這些具有智慧的猩猩可能後來不堪壓迫,造反殺死了人類,成為這片森林的主人,從此視人類為天敵。這些大猩猩通過一代一代的培訓,把製造工具和攻擊技能傳承了下來,並發展出了完整的語言體系。他們在白天的時候還比較溫順,和普通的大猩猩一樣,一到晚上,那些雄性的大猩猩就成為殺人的惡魔。
當明白這些之後,彈葯快要用盡的考察隊決定撤退,但是大猩猩阻止了他們的行動。這個時候太陽耀斑爆發,影響無線通訊,小分隊和總部也失去聯系,只能聽由天命。危急時刻,埃利奧特和埃米合作,通過大猩猩的錄音破解了十幾個單詞,並過濾出「走開」、「這里壞」、「不要來」三個片語,准備用喇叭播放。大猩猩很聰明,第三次進攻沒有貿然出擊,而是一直等到下暴雨,自動火力網失靈後才大舉壓境,殺死和殺傷好幾個人,就要趕盡殺絕的時候,他們停下來了。原來暴雨停了,喇叭的聲音終於能夠被聽到了,最後大猩猩聽話地撤退了。
探險隊幾個主人公死裡逃生,並在第二天如願以償找到了數量驚人的鑽石礦。羅斯用炸葯爆破礦脈,以評估礦藏量,這個小小的引爆正好引發了一直蠢蠢欲動的火山噴發,巨大的地震和岩漿湧出之後,津吉城被徹底毀滅,覆蓋在800米深的岩石下面。探險隊的倖存者跑上山頂活下來,回到歐日財團失事的地方,搶佔了被食人部落占據的飛機,幸運地找到熱氣球,回到了文明世界。
7. 金剛石復合片的介紹
是一種金剛石和硬質合金基體組成的復合材料,具有硬度高、耐磨性好的特點,廣泛應用於石油鑽井、地質勘探、煤田鑽采鑽頭上和機械加工工具等行業。
鑽采類金剛石復合片:適用於軟到中硬地質鑽井,具有較高的抗沖擊韌性和熱穩定性,耐熱溫度可達750℃(兩分鍾),此類產品備有平面及多種槽面結合型,並可根據用戶需要設計槽型、研磨、拋光、倒角等,可提供特殊形狀的產品。
機械刀具類金剛石復合片:適用於切削高硬度合金、木材、陶瓷等非金屬、非鐵金屬及其他金屬的切削及加工,具有較高的硬度與耐磨性,切削精度高,同時可根據用戶需要,將產品加工成長方形、三角形、扇形等形狀,可用於製作耐磨器件、鑽頭、頂尖及鑽頭齒(有球面形、錐形)等。
國內專業生產金剛石復合片的公司主要有河南亞龍等,通過引進國際先進技術,加強自身技術開發力量培養,採用新型高效觸媒以及新工藝,生產的金剛石復合片具有多種齒型結構,界面結合牢固、均勻,有較高的耐磨性、熱穩定性和較強的抗沖擊韌性等特點。