Sialon陶瓷泥浆泵缸套的研制

论文摘要

油田钻井工作台的主要设备之一是钻井泥浆泵，而缸套又是泥浆泵中最脆弱的部分，是泥浆泵最重要的磨损部件。Sialon陶瓷材料具有很高的硬度、强度以及耐磨性，在钻井泥浆泵缸套的制造业中越来越被重视。本文重点是通过研究Sialon陶瓷材料的优良特性来提高泥浆泵缸套的使用寿命。在大量阅读文献，分析材料的磨擦磨损特性后，初步提出Sialon陶瓷材料的配方，通过磨粒磨损等实验进一步优化配方，然后进行缸套的结构设计与机械加工，得到了能够使用的Sialon陶瓷泥浆泵缸套，最后进行了室内模拟实验。论文主要进行了以下几个方面的研究：（1）论文对Sialon陶瓷材料的特性、分类进行了比较全面的综述，并且总结了Sialon陶瓷材料的制备方法和在实际生产中的应用情况。同时论文还对泥浆泵缸套的发展和现状也做了比较全面的介绍，并且分析了泥浆泵缸套的失效原因。认为Sialon陶瓷材料比金属更适合作为泥浆泵缸套的材料，是以后发展的方向。（2）论文选用Si粉、Al粉、Al2O3粉为原料，并在配方中加入了SiC粉以增强材料的韧性。在1550℃下对所选原料进行无压氮化烧结，制备了Sialon陶瓷试样和泥浆泵缸套内衬，并对烧结出的样品进行了磨粒磨损、抗弯强度、抗压强度、显微硬度、X射线衍射及电子扫描显微镜（SEM）等一系列实验测试。（3）论文详细介绍了制作Sialon陶瓷缸套的工艺方法及具体步骤，并且进行了Sialon陶瓷泥浆泵缸套的室内模拟实验，验证了Sialon陶瓷制备泥浆泵缸套的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的意义
• 1.2 Sialon 陶瓷材料的简介
• 1.2.1 Sialon 陶瓷材料的发展现状
• 1.2.2 Sialon 的分类和特性
• 1.2.3 Sialon 材料的制备方法
• 1.2.4 Sialon 材料的应用
• 1.3 钻井泥浆泵的发展历史和现状
• 1.3.1 钻井泥浆泵的发展现状
• 1.3.2 钻探用泵的分类
• 1.4 泥浆泵缸套的发展历史和现状
• 1.4.1 泥浆泵缸套的发展现状
• 1.4.2 泥浆泵缸套的分类
• 1.5 研究内容及主要技术问题
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 课题要解决的主要问题
• 第2章 Sialon 材料的制备与性能测试
• 2.1 实验原料的选取及 Sialon 材料的制备原理
• 2.1.1 原料选取
• 2.1.2 Sialon 的反应机理及所用的主要设备
• 2.1.3 工艺路线
• 2.2 X 射线衍射实验
• 2.2.1 测试方法
• 2.2.2 结果分析
• 2.3 试样的磨粒磨损实验
• 2.3.1 测试方法
• 2.3.2 结果分析
• 2.4 试样的体积密度、显气孔率实验
• 2.4.1 测试方法
• 2.4.2 结果分析
• 2.5 抗弯强度实验
• 2.5.1 测试方法
• 2.5.2 结果分析
• 2.6 抗压强度实验
• 2.6.1 测试方法
• 2.6.2 结果分析
• 2.7 显微硬度实验
• 2.7.1 测试方法
• 2.7.2 结果分析
• 2.8 扫描电子显微镜实验
• 2.8.1 测试方法
• 2.8.2 结果分析
• 2.9 本章小结
• 第3章 Sialon 陶瓷泥浆泵缸套的研制
• 3.1 缸套对材料性能上的要求
• 3.1.1 缸套在实际工作状态下的受力分析
• 3.1.2 缸套的失效原因分析
• 3.2 Sialon 缸套的结构设计
• 3.2.1 Sialon 陶瓷缸套的结构设计
• 3.2.2 Sialon 陶瓷缸套的受力分析
• 3.3 Sialon 陶瓷缸套的制作加工工艺
• 3.3.1 缸套的制作工艺
• 3.3.2 缸套的后期加工工艺
• 3.4 本章小结
• 第4章 陶瓷缸套的实验
• 4.0 实验目的
• 4.1 Sialon 陶瓷缸套运行实验方法
• 4.2 Sialon 陶瓷缸套运行实验结果
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献