熱損傷聚晶金剛石真空摩擦學(xué)性能及其機(jī)理研究
發(fā)布時(shí)間:2022-01-24 19:26
聚晶金剛石復(fù)合片(PDC)是由金剛石微粉在粘結(jié)劑鈷的作用下,經(jīng)高溫高壓(HT/HP)在硬質(zhì)合金基底上燒結(jié)而成的。因具有高硬度與良好的耐磨性及抗沖擊韌性而廣泛應(yīng)用于鉆頭、刀具、軸承等的制備,在極端工況下展示出良好的摩擦學(xué)性能。隨著太空鉆探技術(shù)的發(fā)展如月球采樣特種PDC取心鉆頭等,面臨著服役于真空環(huán)境下的問題。在真空環(huán)境中,由于懸鍵鈍化效果的去除,兩固體表面直接接觸導(dǎo)致較高的摩擦系數(shù),摩擦界面局部閃溫急劇升高黏著磨損嚴(yán)重。本研究采用簡便有效且成本較低的退火熱處理手段,有效地改善了聚晶金剛石真空摩擦磨損性能,詳細(xì)探究了熱處理溫度對聚晶金剛石表面微觀結(jié)構(gòu)及物相變化的影響,進(jìn)而闡釋其對摩擦磨損行為的影響機(jī)制;700℃熱處理后PDC對磨Si3N4展現(xiàn)出的優(yōu)異真空摩擦學(xué)性能,進(jìn)一步探究SiC、Si3N4、Al2O3、GCr15四種不同材料真空環(huán)境下對磨700℃熱損傷PDC的摩擦磨損行為。綜上結(jié)果表明:(1)未處理PDC表面有少量剝落坑及裂紋,在真空下對磨Si
【文章來源】:中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:69 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
金剛石自配副摩擦系數(shù)隨載荷變化曲線
圖 1-2 金剛石分別在大氣環(huán)境下的磨損和真空下的磨損(Bowden F P, 1964)Fig. 1-2 Wear of diamond. a, No obvious damage after prolonged sliding in air; b, severe wearafter 7000 cycles at a pressure of 5×10-10torr.Aggleton M 等人(Aggleton M, 2009)研究了微晶粒金剛石、超納米晶金剛石(UNCD)及類金剛石(DLC)薄膜在真空及大氣環(huán)境下的摩擦學(xué)性能,溫度變化范圍從 8 K 到常溫。研究表明,在大氣環(huán)境室溫條件下,三類薄膜的摩擦系數(shù)均低于 0.1。但是在真空環(huán)境下時(shí),微晶金剛石薄膜摩擦系數(shù)高達(dá) 0.6,超納米晶金剛石薄膜的摩擦系數(shù)則依賴于溫度變化,僅有 DLC 仍展現(xiàn)了較低的摩擦系數(shù)。他認(rèn)為影響摩擦的因素在于氫的鈍化,在真空環(huán)境下,存在較多無法鈍化的表面 C-C 懸鍵,導(dǎo)致摩擦系數(shù)較高。1.3.2 類金剛石材料真空摩擦學(xué)行為
DLC 的固液復(fù)合潤滑涂層在真空環(huán)境下對磨不同材料的摩擦系曲線(Liu X, 2012)n coefficient and average COF for DLC-based solid-liquid synergisticings under high vacuum condition with different counterface materials成 a-C:H:O:F:Si 薄膜在真空環(huán)境下對磨鋼球的摩擦系數(shù)變化曲線寬度(b)a-C:H 薄膜真空下對磨鋼球的摩擦系數(shù)變化曲線(Wang
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]月球鉆探取心特種鉆頭研制與試驗(yàn)[J]. 李大佛,雷艷,許少寧. 探礦工程(巖土鉆掘工程). 2013(02)
[2]MSTS-1型多功能真空摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的研制[J]. 馬國政,徐濱士,王海斗,張森. 真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào). 2013(02)
[3]粘結(jié)劑鈷對于聚晶金剛石復(fù)合片熱穩(wěn)定性的作用機(jī)制[J]. 汪冰峰,王斯琰,唐治,程麗乾. 礦冶工程. 2009(05)
[4]聚晶金剛石石墨化溫度的研究[J]. 王適,孫寶元,王裕昌,張弘弢. 超硬材料工程. 2005(05)
[5]到宇宙中去鉆探[J]. 張祖培. 國外地質(zhì)勘探技術(shù). 1980(10)
本文編號:3607164
【文章來源】:中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:69 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
金剛石自配副摩擦系數(shù)隨載荷變化曲線
圖 1-2 金剛石分別在大氣環(huán)境下的磨損和真空下的磨損(Bowden F P, 1964)Fig. 1-2 Wear of diamond. a, No obvious damage after prolonged sliding in air; b, severe wearafter 7000 cycles at a pressure of 5×10-10torr.Aggleton M 等人(Aggleton M, 2009)研究了微晶粒金剛石、超納米晶金剛石(UNCD)及類金剛石(DLC)薄膜在真空及大氣環(huán)境下的摩擦學(xué)性能,溫度變化范圍從 8 K 到常溫。研究表明,在大氣環(huán)境室溫條件下,三類薄膜的摩擦系數(shù)均低于 0.1。但是在真空環(huán)境下時(shí),微晶金剛石薄膜摩擦系數(shù)高達(dá) 0.6,超納米晶金剛石薄膜的摩擦系數(shù)則依賴于溫度變化,僅有 DLC 仍展現(xiàn)了較低的摩擦系數(shù)。他認(rèn)為影響摩擦的因素在于氫的鈍化,在真空環(huán)境下,存在較多無法鈍化的表面 C-C 懸鍵,導(dǎo)致摩擦系數(shù)較高。1.3.2 類金剛石材料真空摩擦學(xué)行為
DLC 的固液復(fù)合潤滑涂層在真空環(huán)境下對磨不同材料的摩擦系曲線(Liu X, 2012)n coefficient and average COF for DLC-based solid-liquid synergisticings under high vacuum condition with different counterface materials成 a-C:H:O:F:Si 薄膜在真空環(huán)境下對磨鋼球的摩擦系數(shù)變化曲線寬度(b)a-C:H 薄膜真空下對磨鋼球的摩擦系數(shù)變化曲線(Wang
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]月球鉆探取心特種鉆頭研制與試驗(yàn)[J]. 李大佛,雷艷,許少寧. 探礦工程(巖土鉆掘工程). 2013(02)
[2]MSTS-1型多功能真空摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的研制[J]. 馬國政,徐濱士,王海斗,張森. 真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào). 2013(02)
[3]粘結(jié)劑鈷對于聚晶金剛石復(fù)合片熱穩(wěn)定性的作用機(jī)制[J]. 汪冰峰,王斯琰,唐治,程麗乾. 礦冶工程. 2009(05)
[4]聚晶金剛石石墨化溫度的研究[J]. 王適,孫寶元,王裕昌,張弘弢. 超硬材料工程. 2005(05)
[5]到宇宙中去鉆探[J]. 張祖培. 國外地質(zhì)勘探技術(shù). 1980(10)
本文編號:3607164
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