本文關(guān)鍵詞：金剛石鉆頭釬焊燒結(jié)工藝及結(jié)合界面研究

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【摘要】：釬焊金剛石鉆頭由于在接觸界面發(fā)生了諸如溶解、浸潤的化學(xué)反應(yīng),提高了胎體對金剛石切削刃的把持效果。在高倍SEM下掃描發(fā)現(xiàn)過渡層存在微裂紋,微裂紋是鉆頭發(fā)生疲勞失效的主要因素之一。本文通過彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)理論分析普通取心鉆頭以及繩索取心鉆頭(厚壁鉆頭)的胎體性能、切削刃力學(xué)性能以及裂紋擴(kuò)展趨勢。本文取得的主要進(jìn)展如下:(1)運(yùn)用彈塑性力學(xué)理論,研究鉆頭壁厚增大對鉆頭降溫過程應(yīng)力變化的影響。釬焊鉆頭制造過程中壁厚的不同會造成不同的切向拉應(yīng)力,普通取心鉆頭較繩索取心鉆頭壁薄,因而制造過程中更容易產(chǎn)生裂紋;研究金剛石切削刃模型外側(cè)把持力對金剛石切削刃過渡層的應(yīng)力分布的影響。(2)本文運(yùn)用Giffith原理分析鉆頭唇面任意一點(diǎn)的裂紋的擴(kuò)展情況,發(fā)現(xiàn)唇面裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子K?受鉆頭尺寸、溫差T、裂紋開裂方向?以及在唇面上的位置共同影響;從裂紋擴(kuò)展角度分析鉆頭唇面不只存在垂于與軸線的裂紋而且存在其他方向裂紋的現(xiàn)象;唇面裂紋的擴(kuò)展趨勢隨著壁厚的增大而減小。(3)由于過渡層的材料組成的復(fù)雜性以及胎體中、過渡層中裂紋的不規(guī)則性,過渡層裂紋的擴(kuò)展過程很難通過常規(guī)的裂紋檢測技術(shù)進(jìn)行檢測。通過Giffith原理分析?46普通取心鉆頭以及繩索取心鉆頭內(nèi)壁處金剛石過渡層裂紋的擴(kuò)展、強(qiáng)酸溶解制取試樣的金剛石過渡層的裂紋擴(kuò)展,發(fā)現(xiàn)過渡層裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子K?受鉆頭尺寸、溫差T、裂紋開裂方向?以及在唇面上的位置共同影響;從裂紋擴(kuò)展角度分析出過渡層裂紋擴(kuò)展方向垂直或近似垂直于金剛石表面碳化鉻晶體軸線的方向;過渡層裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子K?的增長速率隨著溫差的變大而變大;普通取心鉆頭以及繩索取心鉆頭生產(chǎn)過程中,兩者之間尺寸的變化對金剛石過渡層的裂紋擴(kuò)展影響不大;而單顆金剛石過渡層裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子K?遠(yuǎn)大于鉆頭包鑲的金剛石過渡層裂紋的擴(kuò)展,表明強(qiáng)酸溶解試樣或者金剛石出刃過程中,過渡層中的裂紋擴(kuò)展趨勢不斷增大。
【關(guān)鍵詞】：釬焊燒結(jié) 裂紋 金剛石鉆頭
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG713.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 前言10-23
• 1.1 選題背景與項(xiàng)目依托10-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀11-20
• 1.2.1 人造金剛石的產(chǎn)生發(fā)展促進(jìn)了金剛石鉆頭的發(fā)展11
• 1.2.2 金剛石鉆頭生產(chǎn)的工藝現(xiàn)況11-13
• 1.2.3 金剛石鉆頭的釬焊燒結(jié)工藝發(fā)展與改善13-15
• 1.2.4 結(jié)合界面的研究方法15-20
• 1.3 研究目的與研究意義20-21
• 1.4 本課題的研究內(nèi)容、思路與方法21-23
• 第2章 降溫過程胎體及金剛石顆粒熱應(yīng)力數(shù)值分析23-39
• 2.1 鉆頭胎體降溫過程彈性熱應(yīng)力分析23-31
• 2.1.1 彈性熱應(yīng)力基本公式23-26
• 2.1.2 鉆頭胎體降溫過程熱應(yīng)力公式26
• 2.1.3 MATLAB軟件計(jì)算及結(jié)果分析26-31
• 2.2 金剛石切削刃熱應(yīng)力分析31-38
• 2.2.1 彈性熱應(yīng)力公式32-33
• 2.2.2 金剛石熱應(yīng)力公式33-34
• 2.2.3 過渡層熱應(yīng)力公式34
• 2.2.4 胎體合金層熱應(yīng)力公式34-35
• 2.2.5 變形協(xié)調(diào)條件35-38
• 2.3 本章小結(jié)38-39
• 第3章 唇面及過渡層裂紋擴(kuò)展39-61
• 3.1 裂紋擴(kuò)展應(yīng)力強(qiáng)度因子40-42
• 3.2 GIFFITH原理研究鉆頭胎體上的裂紋的擴(kuò)展42-50
• 3.2.1 胎體裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子KI隨裂紋方向a的變化44-46
• 3.2.2 胎體裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子KI隨溫差T的變化46-48
• 3.2.3 胎體裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子KI隨鉆頭壁厚的變化48-49
• 3.2.4 胎體軸向剖面上裂紋的擴(kuò)展49-50
• 3.3 GIFFITH原理研究過渡層的裂紋的擴(kuò)展50-59
• 3.3.1 過渡層裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子KI隨裂紋方向d 的變化53-56
• 3.3.2 過渡層裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子KI隨溫差T的變化56-57
• 3.3.3 過渡層中方向d59.5°= 的裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子KI隨溫差T的變化57-59
• 3.4 本章小結(jié)59-61
• 第4章 結(jié)論61-63
• 4.1 本文主要結(jié)論和成果61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 作者簡介68

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