金刚石钻头热压烧结工艺研究

论文摘要

目前国内外一般都采用粉末冶金法制造金刚石制品,具有工业生产规模的工艺方法有热压法、无压法、冷压法、电镀法、钎焊法、电火花烧结法等。热压法制造金刚石制品所需的压力和温度比无压法和冷压法都要低,因而在生产中获得广泛的应用。在热压烧结法制造金刚石钻头过程中,胎体粉末的配料和烧结工艺是直接决定金刚石钻头性能的两个关键因素。胎体材料包括材料质量和成分配方,目前国内外对金刚石钻头的研究多集中于胎体配方上,且配方研究已经较为成熟。而对金刚石钻头的烧结工艺研究较少,烧结参数并没有统一的标准或者规定,金刚石钻头的热压烧结工艺都是凭经验,不能在最优烧结工艺下生产,生产出的金刚石钻头其性能也不能达到最佳,而且产品质量不稳定。本文主要对金刚石钻头的烧结工艺(参数)加以研究,最终得出一个金刚石钻头的通用配方下的最优烧结工艺及其变化规律。从而提高金刚石钻头的性能,提高产品质量的稳定性,并降低金刚石钻头的制造成本。文章主要讨论烧结参数对金刚石钻头性能的影响,烧结参数主要包括烧结温度、保温时间、烧结压力和加压方式四个主要方面。本文详细分析每个参数的变化对钻头性能的影响：先选定一个金刚石钻头的通用配方,以一个参数为变量如温度,其余参数保持不变,装料并烧结一组此参数下的样品,然后用同样的方法得到其余参数下的样品。通过对这些样品的弯曲、拉伸、压缩、硬度的力学性能测试以及断口扫描电镜分析,最终得出此配方下的最优烧结工艺及其变化规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 热压烧结理论及烧结工艺研究现状和发展动态
• 1.1.1 烧结理论及其发展
• 1.1.2 热压烧结的理论及其发展
• 1.1.3 热压烧结工艺及设备
• 1.2 本文的主要内容和研究意义
• 第二章 金刚石钻头胎体配方的设计及性能测试
• 2.1 胎体作用
• 2.2 胎体成分
• 2.2.1 骨架成分
• 2.2.2 粘结成分
• 2.3 胎体材料中各常用元素的作用
• 2.4 胎体性能测试
• 2.4.1 抗压强度
• 2.4.2 抗拉强度
• 2.4.3 抗弯强度
• 2.4.4 硬度
• 2.4.5 SEM断口形貌分析
• 2.5 小结
• 第三章 烧结温度对金刚石钻头性能的影响
• 3.1 烧结方案
• 3.2 烧结工艺及测试结果分析
• 3.2.1 拉伸试样的烧结工艺及测试结果分析
• 3.2.2 弯曲试样的烧结工艺及测试结果分析
• 3.2.3 压缩及硬度试样的烧结工艺及测试结果分析
• 3.2.4 拉伸断口SEM形貌照片及分析
• 3.3 小结
• 第四章 保温时间对金刚石钻头性能的影响
• 4.1 烧结方案
• 4.2 烧结工艺及测试结果分析
• 4.2.1 拉伸试样的烧结工艺及测试结果分析
• 4.2.2 弯曲试样的烧结工艺及测试结果分析
• 4.2.3 压缩及硬度试样的烧结工艺及测试结果分析
• 4.2.4 拉伸断口SEM形貌照片及分析
• 4.3 小结
• 第五章 烧结压力对金刚石钻头性能的影响
• 5.1 烧结方案
• 5.2 烧结工艺及测试结果分析
• 5.2.1 拉伸试样的烧结工艺及测试结果分析
• 5.2.2 弯曲试样的烧结工艺及测试结果分析
• 5.2.3 压缩及硬度试样的烧结工艺及测试结果分析
• 5.2.4 拉伸断口SEM形貌照片及分析
• 5.3 小结
• 第六章 加压方式对金刚石钻头性能的影响
• 6.1 烧结方案
• 6.2 烧结工艺及测试结果分析
• 6.2.1 拉伸试样的烧结工艺及测试结果分析
• 6.2.2 弯曲试样的烧结工艺及测试结果分析
• 6.2.3 拉伸断口SEM形貌照片及分析
• 6.3 小结
• 第七章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议及存在的问题
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果