本文關(guān)鍵詞：濕度環(huán)境下熱損傷聚晶金剛石摩擦磨損性能及機(jī)理研究　出處：《中國地質(zhì)大學(xué)(北京)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：聚晶金剛石具有超高的硬度、良好的沖擊韌性和優(yōu)異的耐磨性,被廣泛地應(yīng)用于地質(zhì)鉆具和切削刀具。在鉆探破巖與切削過程中,聚晶金剛石鉆具服役于水、鉆井液、鉆井泥漿組成的復(fù)雜邊界潤滑環(huán)境,且地層溫度和微凸體局部閃溫對其產(chǎn)生綜合熱效應(yīng)。濕、熱復(fù)合的工況條件所導(dǎo)致的聚晶金剛石組織、結(jié)構(gòu)方面的改變和界面物理化學(xué)反應(yīng)影響其摩擦學(xué)性能及磨損機(jī)制。本文對聚晶金剛石進(jìn)行700℃退火熱處理,樣品表面發(fā)生石墨化和氧化,且出現(xiàn)大量微剝落坑。選用CSM摩擦磨損試驗機(jī)測試700℃熱處理聚晶金剛石/Si_3N_4在5%-99.9%相對濕度環(huán)境下的摩擦磨損性能,并分析樣品的磨損形貌。結(jié)合SEM、EDS、Raman和XPS分析測試與各濕度環(huán)境下配副在不同對磨階段的磨損探究實(shí)驗,研究700℃熱處理聚晶金剛石/Si_3N_4在不同濕度環(huán)境下摩擦磨損行為的主導(dǎo)機(jī)制,結(jié)果表明:(1)700℃熱處理聚晶金剛石/Si_3N_4的平均摩擦系數(shù)隨相對濕度增加逐漸增大。700℃熱處理聚晶金剛石的磨損率隨相對濕度增加逐漸減小,在70%-99.9%相對濕度環(huán)境下樣品的磨損率均較低,幾乎實(shí)現(xiàn)零磨損。Si_3N_4球的磨損率隨相對濕度增加先減小后增大,在30%相對濕度環(huán)境時出現(xiàn)最低磨損率。(2)低相對濕度環(huán)境下,700℃熱處理聚晶金剛石的磨損界面發(fā)生了嚴(yán)重的石墨化,表面易剝落的微金剛石顆粒在對磨過程中層層涂覆于Si_3N_4球磨損界面,形成具有減摩作用的碳質(zhì)轉(zhuǎn)移膜,導(dǎo)致700℃熱處理聚晶金剛石/Si_3N_4配副的低摩擦與700℃熱處理聚晶金剛石磨損嚴(yán)重。(3)700℃熱處理聚晶金剛石較原始樣品更易在Si_3N_4配副表面形成碳質(zhì)轉(zhuǎn)移膜,且該轉(zhuǎn)移膜在跑和階段開始出現(xiàn),形成于整個摩擦過程。(4)高相對濕度環(huán)境下,Si_3N_4球?qū)δソ缑嬖谒肿拥淖饔孟掳l(fā)生氧化水解生成硅膠,涂覆填充于700℃熱處理聚晶金剛石表面的微剝落坑,導(dǎo)致其表面粗糙度顯著降低,對樣品表面具有保護(hù)作用。700℃熱處理聚晶金剛石表面剝落的微金剛石顆粒在對磨過程中嵌入對磨球磨損界面,阻礙磨斑表面形成完整的硅膠覆蓋層,摩擦化學(xué)反應(yīng)主導(dǎo)Si_3N_4的磨損行為。
[Abstract]:Polycrystalline diamond is widely used in geological drilling tools and cutting tools because of its super hardness, good impact toughness and excellent wear resistance. In the process of drilling rock breaking and cutting, polycrystalline diamond drilling tools serve in water. The complex boundary lubrication environment composed of drilling fluid and drilling mud, and the formation temperature and the local flash temperature of the micro-convex body have a comprehensive thermal effect on the structure of polycrystalline diamond under the conditions of wet and thermal compounding. The tribological properties and wear mechanism of polycrystalline diamond were affected by structural changes and interface physical chemical reactions. In this paper, the surface of polycrystalline diamond was annealed at 700 鈩，

本文編號：1430758