金刚石复合片抗冲击装置的研制及测试评价
张涛;卢灿华;包玉合;窦明;刘俊涛
【摘要】利用冲击钻进波动理论,模拟金刚石复合片在井下工作时的实际受力状态,研制金刚石复合片抗冲击装置,提出金刚石复合片抗冲击韧性测试方法。结果表明：经本装置测试后得出的 ZB1308、ZA1308、ZA1613和 ZA1913金刚石复合片的抗冲击韧性的最小值,与实际受载情况相符,即：常温抗冲击韧性值的最小值分别为30、60、80、85 J,高温抗冲击韧性最小值分别为20、50、70、75 J。本装置可
以有效拟合金刚石复合片在井下工作的真实情况。%According to the theory of percussion drilling fluctuation the actual stress of polycrystalline diamond compact PDC working under the well was simulated A new PDC impact resistant device is designed with new method The impact resistance of PDC ZB1308 ZA1308 ZA1 613 and ZA1 913 was tested by using the device It is shown that the minimum values are 30 60 80 85 J at the normal atmospheric temperature and that the minimum values are 30 60 80 85 J
at the high temperature The result matches with the actual forces The new device could effectively simulate the real stress of the PDC working under the well.
【期刊名称】《金刚石与磨料磨具工程》
【年(卷),期】2016(036)006
【总页数】4页(P71-73,78)
【关键词】金刚石复合片;抗冲击装置;抗冲击韧性
【作者】张涛;卢灿华;包玉合;窦明;刘俊涛
【作者单位】中南钻石有限公司，河南南阳 473264;中南钻石有限公司，河南南阳 473264;中南钻石有限公司，河南南阳 473264;中南钻石有限公司，河南南阳473264;中南钻石有限公司，河南南阳 473264
【正文语种】中文
【中图分类】TG74;TB33
金刚石复合片以其优良的耐磨性能，在旋转钻头中已得到了广泛的应用，但其冲击韧性较差。近年来，人们致力于改善金刚石复合片的抗冲击特性，以谋求其可应用于含冲击的破岩工具(如镐齿)中[1]。但对于金刚石复合片抗冲击韧性的测试，国内还没有相应的标准，检测设备和测试方法均比较落后，导致金刚石复合片在井下工作的实际状态与抗冲击韧性试验时的状态不一致，可比性不强。由于石油和地质钻探行业对金刚石复合片抗冲击韧性的要求越来越高，如何准确、快速地检测金刚石复合片的抗冲击韧性，并制定相应评价标准，成为金刚石复合片生产厂家越来越迫切的要求[2]。
我们根据冲击钻进波动理论，模拟金刚石复合片在井下工作时的实际受力状态，研制出了金刚石复合片抗冲击装置，并制定出相应金刚石复合片测试方法和评价标准，作为评价金刚石复合片抗冲击性能的有效方法。测试结果能拟合金刚石复合片在井下工作的真实情况。
1 抗冲击装置设计方案
图1为金刚石复合片抗冲击装置示意图。
1—底板；2—导柱；3—顶板；4—动板；5—气动卡盘；6—落锤；7—冲球；
8—夹具； 9—气缸； 10—连接支架；11—步进电机； 12—轴承； 13—感应行程开关； 14—导向板；15—试样；16—力传感器；17—位移传感器
图1 金刚石复合片抗冲击装置示意图
如图1所示，为了模拟金刚石复合片在井下工作时的实际受力状态，本装置所采用的具体技术方案：包括导柱2和固定在导柱2上下两端的顶板3与底板1，在顶板3的上部中心位置设有气缸9，底板1上设有夹具8，在导柱2上设有与其滑动配合的动板4，动板4上部设有连接支架10，连接支架10与气缸9的活塞杆相连，在连接支架10内设有步进电机11，步进电机通过输出轴与动板4下部的气动卡盘5相连，气动卡盘5通过轴承12安装在动板4下部，在气动卡盘5内装配有落锤6，落锤6与夹具8相对应，在落锤6前端设有硬质合金冲球7。为了保证落锤6下落后能被气动卡盘抓起，在导柱2上设有与落锤6相对应的导向板14，导向板14对下落时的落锤6起定位作用；在顶板3一侧设有感应行程开关13，底板1上设有力传感器16和位移传感器17。
本装置由气动控制线路、控制电路、放大器和伺服驱动构成控制系统，通过人机界面设定及PLC自动控制来实现金刚石复合片的冲击试验。
该装置的工作流程如下：气缸9带动动板4与气动卡盘5下行→气动卡盘5夹紧落锤6→气缸9带动动板4上行一定高度停止→步进电机11带动气动卡盘5及落锤6旋转一定角度(12°)→气动卡盘5松开落锤6，落锤6自由下落→落锤6的冲球7冲砸试样15的边缘部分，循环上述动作。冲球7冲砸试样15的边缘部分为钻体上受力最大的部位，可确保测试与实际受力状态一致。
2 测试方法及结果
2.1 测试原理及方法
根据疲劳冲击法测试原理，将金刚石复合片试样以15°倾角(其负镶角为15°)夹持
在专用夹具上，如图2所示，冲锤在一定高度自由落下，冲锤的势能转化为动能(冲击功)，利用该能量冲击试样进行测试。测试时，使硬质合金球齿(硬度值
HRA88～92)逐次冲砸PDC的边缘部分，以试样表面出现可见裂纹或产生破碎时，得到抗冲击韧性值作为衡量其抗冲击能力的定量指标。其计算公式如下：
C= N×E
(1)
式中：C——抗冲击韧性，J；
N——抗冲击次数，次；
E——冲击功，J/次。
1—复合片试样； 2—夹紧螺钉； 3—硬质合金球齿； 4—冲锤； 5—夹具体图2 抗冲击装置夹具示意图
2.2 测试参数
冲击频率为20 次/min，冲锤质量可调(一般为2 kg)，落锤高度可调(一般为10 cm)，根据所测试样的直径不同，设置不同的冲击能量，所测试样的单次冲击功依据表1规定。
表1 单次冲击功值试样直径d/mm冲击功E/(J/次) ≤ϕ7．5 0．5 ϕ8．0～12．0 1．5 ϕ12．5～22．5 2．0 ≥ϕ23．0 2．5
2.3 测试步骤
2.3.1 测试准备
(1)用三轴全自动3D光学影像测量复合仪测量试样被测部位倒角尺寸。
(2)把待测试样金刚石复合层面朝外放入专用夹具槽内，用专用对中工具将其定位
后夹紧，保证试样被测部位倒角位置与硬质合金齿冲击点相对应。
(3)抗冲击装置需调单次冲击功时，计算好调节量，调节接近开关螺杆(即控制冲锤
的下落高度H)，便能调节单次冲击功。计算公式如下：
E= M×H
(2)
式中： E——冲击功，J/次；
M——冲锤质量，kg；
H ——落锤高度，cm。
(4)测试试样高温抗冲击韧性时，测试前应将试样放入OTF-1200X管式高温炉内(有氧状态)经750 ℃焙烧2 h。
2.3.2 操作程序
(1)打开工作和气源开关，检查气压线路和各零部件工作状态，若一切正常，开始测试。
(2)冲击测试前，观察冲锤上的硬质合金球齿是否破裂，若出现可见裂纹或产生破碎，应更换新的硬质合金球齿。正常情况下，每冲击40次应更换一个新的硬质合金球齿。
(3)工作时，观察试样表面是否出现可见裂纹或产生破碎，若出现可见裂纹或产生破碎应立即按下停止键，记录试样破坏时的冲击次数、现象和特征。
2.3.3 修正计算
记录试样破坏的冲击次数N并计算单次冲击功E，把N和E代入式(1)可得C值。复合片金刚石聚晶层倒角尺寸一般为0.3 mm×45°。在加工过程中，由于倒角尺寸存在一定的加工误差，使得在同一测试条件下，所测试结果具有一定的波动性，为了提高测试结果的精准度，应对测出的试样倒角值进行修正，其值修正系数如表2所示。
表2 试样倒角值修正系数测量倒角值修正系数K测量倒角值修正系数
K0．25×45°1．100．31×45°0．980．26×45°1．080．32×45°0．960．27×
45°1．060．33×45°0．940．28×45°1．040．34×45°0．920．29×45°1．02 0．35×45°0．900．30×45°1．00——
按式(3)和试样倒角值修正系数计算出倒角修正后的值。
C修= C ×K
(3)
式中：C修——倒角修正的抗冲击韧性值，J；
C——测出的抗冲击韧性值，J；
K——试样为某倒角值时的修正系数。
2.3.4 抗冲击韧性值
依据PDC钻头金刚石复合片切削齿平等分担冲击功的原理，用PDC钻头所承受
的最大冲击功除以PDC钻头包含的金刚石复合片切削齿个数，计算出PDC钻头
不同尺寸的金刚石复合片切削齿分担的冲击功，得出实际工况下金刚石复合片所承受的抗冲击韧性值如表3所示。
表3 抗冲击韧性值产品规格用途常温抗冲击韧性Ir/J高温抗冲击韧性
Ih/JZB1308地质钻探用≥30≥20ZA1308石油钻探用≥60≥50ZA1613石油钻探
用≥80≥70ZA1913石油钻探用≥85≥75
3 结论
(1)抗冲击装置能够模拟金刚石复合片在井下工作时的实际受力状态，测试结果能
拟合金刚石复合片在井下工作的真实情况。
(2)制定的金刚石复合片抗冲击韧性测试方法，可作为评价金刚石复合片抗冲击性
能的有效方法。
(3)经本装置测试后得出的ZB1308、ZA1308、ZA1613和 ZA1913金刚石复合片抗冲击韧性的最小值，即：常温抗冲击韧性值的最小值分别为30、60、80、85 J，高温抗冲击韧性最小值分别为20、50、70、75 J，与实际受载情况相符。
(4)该抗冲击装置及测试方法也适用于其他超硬材料的抗冲击韧性的测量。
参考文献：
[1] 马成龙. 金刚石复合片冲击抗力的测定 [J]. 凿岩机械气动工具, 2009(3): 9-14. MA Chenglong. The determination of the PDC impact resistance toughness [J]. Rock Drilling Machine and Pneumatic Tools, 2009(3): 9-14.
[2] 梁红原, 徐国平, 何利民, 等. 落锤法测定PDC抗冲击韧性的影响因素 [J]. 超硬材料工程, 2006(3): 23-25.
LIANG Hongyuan, XU Guoping, HE Limin, et al. The influencing factors of the determination of the PDC impact resistance toughness by drop weight method [J]. Super Abrasive Engineering, 2006(3): 23-25.
金刚石复合片PCD的性能检测及发展趋势金刚石复合片PCD（Polycrystalline Diamond）是一种具有高硬度、高热导率和高耐磨性的合成材料，广泛用于高精度和高质量的切削加工领域。本文将对金刚石复合片PCD的性能检测和发展趋势进行详细的阐述。 一、性能检测 2.密度检测：金刚石复合片PCD具有较高的密度，通常在 3.5g/cm³ 以上。可以通过称重法或者浸水法对其密度进行测定。 3.抗弯强度检测：金刚石复合片PCD的抗弯强度也是一个重要的性能 指标。可以通过三点或四点弯曲测试机对其抗弯强度进行测量。 4.磨损性能检测：金刚石复合片PCD在切削加工过程中主要面临的问 题就是磨损。可以通过模拟实际工件切削测试或者磨损试验机对其磨损性 能进行评估。 5.热导率检测：金刚石复合片PCD的热导率非常高，可以达到 2000W/(m·K)以上。可以通过热导率测定仪对其热导率进行测试。 二、发展趋势 1.材料改性：目前，金刚石复合片PCD的研究主要集中在提高其抗磨 性能和切削性能。通过掺杂、纳米颗粒增强等方法对其材料进行改性，以 提高其综合性能。 2.研磨技术改进：金刚石复合片PCD的制备过程中，研磨技术是一个 关键环节。随着研磨技术的不断发展，可以实现对金刚石复合片PCD的精 确控制，从而使其性能更加稳定、优化。
3.复合材料结构优化：金刚石复合片PCD一般由金刚石微粒和金属基 体组成，目前，研究人员正在探索更合理的复合材料结构，以提高其整体 性能。 4.加工技术创新：随着切削加工领域的不断发展，对金刚石复合片PCD的要求也越来越高。因此，需要不断创新加工工艺，以适应更多、更 复杂的切削应用。 5.应用领域的拓展：金刚石复合片PCD目前主要应用于汽车、航空航 天等高精度加工领域，但随着技术的不断进步，其应用领域还将不断拓展，如医疗器械、电子设备等领域。 总之，金刚石复合片PCD是一种具有广泛应用前景的合成材料，虽然 其性能已经相对成熟，但在材料改性、精细加工等方面仍有进一步的提高 空间。相信随着技术的不断发展，金刚石复合片PCD将在更多领域中发挥 更重要的作用。
PDC钻头 一、产品特点 金刚石复合片（PDC）是在高温条件下，由人造金刚石与硬质合金一次性合成的特殊超硬材料，它不但具有金刚石硬度高、耐磨等优点，同时还具备了硬质合金抗冲击性强、出刃大等特点，用它做钻头的刀翼可大大提高钻头的工作效率，是钻进中硬岩层和坚硬岩层的理想钻头。本系列金刚石PDC钻头，托体采用优质钢材煅压成型，经过真空全自动热处理设备进行增加机械性能处理。 普通型采用国内优质复合片做刀翼，超强型采用美国GE公司生产的刀片，根据地质条件的不同选用相应的质量等级，可达到更高的产品性价比，达到节能高效的经济指标。 高强型金刚石钻头刀翼采用最新研制的球型金刚石刀片，特点是钻进速度快，抗冲击能力强。当钻头钻进时，唇边用于正常均匀地层岩石的刮削，突出部分可以抑制钻头钻进过程中遇到缝隙时瞬间大幅度进尺，大大降低了钻头的意外损坏，提高了应对复杂岩层的钻进水平。 本公司生产的金刚石钻头遍布全国煤田、石油钻探、地质勘探、水利水电、铁路公路、隧道建设等行业。两翼PDC锚杆钻头（半片标准型）适应岩层八级以下，在同等岩层条件下钻进寿命是普通合金钻头的10-30倍，效率至少提高60%以上，不需修磨，大大降低工人的劳动强度，节约工时。两翼PDC锚杆钻头（半片加强型）刀翼关键原材料由美国GE公司生产，其金刚石含量是普通钻头的1.5倍，耐磨性极好，效率显著提高，综合成本降低，适应12级以下中硬岩层。 二、产品参数
最佳适应岩层参数表： 行号类型适应岩层 1 普通PDC钻头F<10的软—中硬岩 2 加强PDC钻头F=10－12的中硬岩 3 高强PDC钻头F<18的硬岩 金刚石复合片（PDC）钻头钻进规程建议参数表： 行号规格mm 钻进规程参数 钻压（Kg）转速（rpm）泵量（1╱min） 1 Ф28 300—700 300—350 150—200 2 Ф30 300—700 300—350 150—200 3 Φ32 300—700 300—350 150—200 4 Φ48 300—700 300—350 120—160 5 Φ5 6 320—800 250—350 130—180 6 Φ75 480—1200 200—300 150—200 7 Φ94 640—1600 150—250 200—250 8 Φ110 880—2200 120—200 200—300 9 Φ152 1500—3000 100—200 500—850 10 Φ190 1800—4000 100—200 600—1200 11 Φ230 2200—4500 100—200 750—1400 12 Φ270 2400－5000 100—200 1000－1500 三、产品说明 1、正常作业时，严禁突然反转改变运行方向，以防止复合片钻头脱落。 2、在正常作业时，空压机主风路不能有漏气现象，要保证足够的风量与风压，以延长金刚石复合片钻头的使用时间。 3、新复合片钻头第一次使用时、要低速磨合半个小时，再逐步正常使用。 4、在地质恶劣的环境中运行，要降低轴压和转速，防止钻头断裂。 5、在正常的钻孔作业时，若中途须更换钻头，要严格检查孔内是否有杂物，须保证孔内干净方可使用新的复合片钻头。 6、为了能使钻头正常的稳定的工作，稳杆器要定期更换。 7、新复合片钻头第一次使用时，要注意打孔部位的清洁，防止有杂物影响正常的使用。 8、更换新的钻头前，要仔细检查丝扣和牙齿是否完好，用手轻轻推动试下是否没有问题。要保证内部没有粉尘，出风口通畅，丝扣润滑，采用提升和回转配合方式连接好钻头后才能使用。 9、严禁使用弯曲的钻杆，以避免钻头因受力不均而加速钻头的损坏，影响正常的使用时间。 10、根据不同的情况选择不同的钻头，以及操作方法。 11、复合片钻头在下井前仔细检查各部位，确保钻头没有问题才开始使用。
石油钻探用钢体钻头系列 本类复合片专门应用于石油钻探用钢体钻头，它可以使钻头实现高密度布齿，使钻头具有更好的韧性、强度,更强的攻击性,更大的排屑面积,从而使钻头适用于复杂多变含硬质夹层的地层,并获得更加快速的钻进,且可以有效的减少泥包的生成。
石油钻探用HW / RNC系列 标准非平齿PDC RNC系列： RNC系列PDC是xx公司2004年研制成功的新一代高端产品，并成功进行了技术工艺的改进，产品品质已臻成熟。RNC系列是目前国内最先进的PDC产品，同时达到了了国际水准，产品品质接近目前世界最先进的高端产品。 RNC的性能特点？何以成为高端产品？ 1. 金刚石层厚度增加到 2.0mm（RTC为1.7mm） 2. 抗冲击强度较之以往产品明显提高 3. 耐磨性略有提高 4. 耐热温度由RTC的650度提高至700度 这些RNC性能的进步是基于xx公司的不断研发和大量试验，对PDC生产技术和工艺进行了重大技术改进，在多个方面较之原有产品进行了改和升级。 新技术的应用： 1. 原材料的选用进行了改进，选用了更高级别的金刚石微粉 2. 采用与原有RTC系列不同的新型的硬质合金，提高了焊接强度 3. 金刚石层和硬质合金结合面采用了新的网状齿型，由约20条垂直的纵横槽组成，槽深度变浅 4. 改进了烧结腔体的内部结构，使压力和温度更均衡（这点对于PDC烧结工艺由为重要） 5. 采用新的超级耐热金属，避免烧结过程的腐蚀 6. 调整了烧结过程工艺，提高了PCD层中金刚石-金刚石键的结合强度 7. 提高了金刚石的容量，将金刚石厚度增加为2.0mm 基于我们对RNC系列PDC的实验室检测，包括大量各种破坏性试验，以及来自客户实际钻探工作的反馈，RNC产品在耐热性和耐冲击性性能方面均有显著提高。性能上已经接近世界最高端的PDC产品。 2005年RNC产品在中国和国际市场上均取得了良好的成绩。作为一种高端产品，RNC所表
PDC钻头 英文：Polycrystalline Diamond Compact 聚晶金刚石复合片钻头的简称。是石油钻井行业常用的一种钻井工具。 PDC产品性能不断改进。在过去的几年间，PDC切削齿的质量和类型都发生了巨大的变化。如果将２０世纪８０年代的齿与当今的齿进行比较的话，差异是相当大的。由于混合工艺与制造工艺的变化，当今的切削齿的质量性能要好得多，使钻头的抗冲蚀以及抗冲击能力都大为提高。 工程师们还对碳化钨基片与人造金刚石之间的界面进行了优化，以提高切削齿的韧性。层状金刚石工艺方面的革新也被用于提高产品的抗磨蚀性和热稳定性。 除了材料和制造工艺方面的发展以外，PDC产品在齿的设计技术和布齿方面也实现了重大的突破。现在，PDC产品已可被用于以前所不能应用的地区，如更硬、磨蚀性更强和多变的地层。这种向新领域中的扩展，对金刚石（固定切削齿）钻头和牙轮钻头之间的平衡发生了很大的影响。 8-1/2TD164A 4刀翼PDC钻 头2TD194B 4刀翼PDC钻头 8-1/2TD165A 5刀翼PDC钻 头 8-1/2TD196A 6刀翼PDC钻 头9TD195A5刀翼PDC钻头 9-1/2TD166A 6刀翼PDC钻 头
最初，PDC 钻头只能被用于软页岩地层中，原因是硬的夹层会损坏钻头。但由于新技术的出现以及结构的变化，目前PDC 钻头已能够用于钻硬夹层和长段的硬岩地层了。PDC 钻头正越来越多地为人们所选用，特别是随着PDC 齿质量的不断提高，这种情况越发凸显。 由于钻头设计和齿的改进，PDC 钻头的可定向性也随之提高，这进一步削弱了过去在马达钻井中牙轮钻头的优势。目前，PDC 钻头每天都在许多地层的钻井应用中排挤掉牙轮钻头的市场。 PDC 钻头厚层砾岩钻进技术探索与实践: 为了降低海上钻井作业成本、提高作业效率,开发了PDC 钻头厚层砾岩钻进技术.在保持普通PDC 钻头快速切削性能的基础上,通过优选新型高强度PDC 切削 齿、改进钻头切削结构提高钻头的整体强度,通过采用后倾角渐变、力平衡设计、加强切削齿保护等方法提高钻头的稳定性,并且在使用中通过优化钻具组合、采用 合理的钻井参数和"中低排量-中低转速-中高钻压"的平稳钻进模式预防PDC 钻头在砾岩段的先期破坏,有效延长了钻头在砾岩钻进中的寿命.应用该技术实现 了用PDC 钻头在辽东湾一次性钻穿馆陶组和东营组上部疏松地层中垂厚近80 m 的砾岩段,有的井钻穿砾岩段后又直接钻下部中硬地层至完钻井深.采用PDC 钻头厚层砾岩钻进技术,可以大量节省海上钻井作业时间,显著降低钻井费用. PDC 钻头工程技术措施石油钻井装备: 1）、首先做好PDC 钻头的选型工作，钻头水眼、流道设计应利于排屑； 2）、下入PDC 钻头之前，应充分循环泥浆，清洗井眼，防止起钻后滞留在井眼内的钻屑继续水化分散； 3)、下钻时钻头不断刮削井壁，井壁上的泥饼或滞留于井内的钻屑会在钻头下堆积，到一定程度便会压实在钻头上，那么下钻中途进行循环，将钻头 冲洗干净也是有其必要的； 4）、下钻过程中还应适当控制速度，防止钻头突然冲入砂桥，钻进一堆烂泥中；另外如果速度恰当，PDC 钻头会顺着上一只钻头所钻的螺旋形井眼轨道行 进，而不是在井壁上划拉下大量泥饼。 5）、每次下钻到底时必须先开泵，尽量提高排量充分冲洗井底和钻头，等排量满足要求后再轻压旋转钻进0.5-1m ，这也是PDC 钻头造型的要求。 6）、下入PDC 前先短起下钻，对井壁泥饼进行刮削、挤压，将厚泥饼拉薄、压实，尽量保证井眼畅通、消除阻卡；在钻头泥包高发区，如果采用了所有方法 也无法避免PDC 钻头泥包，那么先使用牙轮通一趟井就成了必要手段 7）、尽量采用大排量钻进，保证PDC 钻头的充分清洗与冷却； 8）、在软泥岩中钻进，应尽量采用低钻压、高转速、大排量，没有必要盲目使用高钻压去追求那仅高一小点的钻速，那只是牙轮钻头的使用方式； 9）、操作要精细，送钻加压一定要均匀，不能忽大忽小。 *牙轮钻头在使用中的结构特点 牙轮钻头在使用中具有良好的结构特点，下面简单的介绍一下牙轮钻头的结构特点： 1、牙轮钻头采用浮动轴承结构，浮动元件由高强度、高弹性、高耐温性、高耐磨性特点的新材料制 成，表面经固体润滑剂处理。在降低轴承副相对线速度的同时，减少摩擦面温升，能有效提高高钻压或高转速钻井工艺条件下的轴承寿命和轴承可靠性。 2、镶齿钻头采用高强度高韧性硬质合金齿，优化设计的齿排数、齿数、露齿高度和独特的合金齿外形，充分发挥 了镶齿钻头高耐磨性和优异的切削能力。钢齿钻头齿面敷焊新型耐磨材料，在保持钢齿钻头高机械钻速的同时，提高了钻头切削齿寿命。 3、牙轮钻头中的钢球锁紧牙轮，适应高转速，能够在使用中提高工作效率。 4、采用可限制压差并防止钻井液进入润滑系统的全橡胶储油囊，为轴承系统提供了良好的润滑保证。 5、采用可耐250°C 高温、抗磨损的新型润滑脂。 6TD136A 6刀翼PDC 钻头 12-1/4TD166A 6刀翼PDC 钻头 8-1/2TD13A
金刚石复合片是一种新型材料，具有高硬度、高耐磨、高耐腐蚀、高耐高温等优点。它广泛应用于机械制造、电子工业、化工行业等领域。为了确保金刚石复合片的品质，必须制定相应的标准。本文将介绍金刚石复合片的标准。 一、标准编号和名称 《金刚石复合片》。 金刚石复合片的标准编号为GB/T 22552-2018， 二、适用范围 GB/T 22552-2018适用于金刚石复合片的技术要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存等方面的要求。 三、术语和定义 GB/T 22552-2018中涉及的术语和定义如下： 1.金刚石复合片：将金刚石颗粒与基体材料复合而成的材料。 2.金刚石颗粒：直径在0.1mm以上的人造或天然金刚石颗粒。 3.基体材料：能够与金刚石颗粒复合的材料，通常为金属或陶瓷材料。 4.金属基体：用于复合金刚石颗粒的金属材料，包括钢、铁、铜、铝等。 5.陶瓷基体：用于复合金刚石颗粒的陶瓷材料，包括氧化铝、氮化硅、碳化硅等。 四、技术要求
GB/T 22552-2018规定了金刚石复合片的技术要求，包括以下方面： 1.外观质量：金刚石复合片应无裂纹、夹杂、气孔等缺陷，表面光洁平整。 2.尺寸和公差：金刚石复合片的尺寸和公差应符合设计要求或协议规定。 3.金刚石颗粒分布：金刚石颗粒应均匀分布在基体材料中，且不得出现聚集现象。 4.金刚石颗粒含量：金刚石复合片中金刚石颗粒的含量应符合设计要求或协议规定。 5.硬度：金刚石复合片的硬度应符合设计要求或协议规定。 6.耐磨性能：金刚石复合片应具有良好的耐磨性能，符合设计要求或协议规定。 7.耐腐蚀性能：金刚石复合片应具有良好的耐腐蚀性能，符合设计要求或协议规定。 8.耐高温性能：金刚石复合片应具有良好的耐高温性能，符合设计要求或协议规定。 五、试验方法 GB/T 22552-2018规定了金刚石复合片的试验方法，包括以下方面： 1.外观检验：对金刚石复合片进行目视检查，判断是否存在缺陷。
金刚石钻头和金刚石锯片磨损机理、设计及性能测试研究 由于金刚石钻头和金刚石锯片所用金刚石占我国金刚石产量的60％以上。而我国所生产的金刚石钻头和金刚石锯片其产品质量与其它发达国家相比还差距很大，我国主要是生产中低档产品，很少能生产高档产品，其原因除原材料等因素的影响外，其中一个重要原因就是没有系统的理论来指导产品的设计、生产和使用。 主要是凭经验办事，本文主要是对金刚石钻头和金刚石锯片的磨损机理、设计、制造及性能测试技术进行了比较系统的研究，对金刚石钻头和金刚石锯片中诸如金刚石质量、金刚石浓度、金刚石粒度、胎体材料性能、烧结工艺、几何形状等参数进行优化设计研究，特别是对我国的一些特殊要求的，对行业发展影响比较大的、技术要求比较高的部分产品进行了专门研究、提出了优化设计方案，其主要内容如下：第一，采用人造均质岩石(瓷砖)进行微钻试验，从微观上分析金刚石钻头的磨损机理，得出了如下几点结论：a，金刚石出露量随金刚石钻头累计进尺呈周期性变化；b、金刚石钻头时效随金刚石出露量变化而变化，金刚石出露量多，钻头时效高，反之亦然；c、金刚石钻头胎体磨损速度随钻头时效的变化而变化，时效高，胎体磨损快，反之亦然；d、通过统计金刚石钻头唇面完整、脱落、微裂、粗裂金刚石数量占金刚石总量的百分比来评价金刚石的质量及胎体对金刚石的包镶强度。第二，从理论和实际两方面研究了金刚石质量、金刚石浓度、金刚石粒度、胎体材料、烧结工艺、唇面形状等对金刚石工具(指金刚石钻头和金刚石锯片)性能的影响，提出了优化设计方案，其创新之处有以下几点：a、研究出了通过计算金刚石工具唇面金刚石的切入岩石深度差值来设计金刚石粒度的配比；b、提出了通过比较金刚石施加给岩石单位面积的压
金刚石复合片抗冲击装置的研制及测试评价 张涛;卢灿华;包玉合;窦明;刘俊涛 【摘要】利用冲击钻进波动理论,模拟金刚石复合片在井下工作时的实际受力状态,研制金刚石复合片抗冲击装置,提出金刚石复合片抗冲击韧性测试方法。结果表明：经本装置测试后得出的 ZB1308、ZA1308、ZA1613和 ZA1913金刚石复合片的抗冲击韧性的最小值,与实际受载情况相符,即：常温抗冲击韧性值的最小值分别为30、60、80、85 J,高温抗冲击韧性最小值分别为20、50、70、75 J。本装置可 以有效拟合金刚石复合片在井下工作的真实情况。%According to the theory of percussion drilling fluctuation the actual stress of polycrystalline diamond compact PDC working under the well was simulated A new PDC impact resistant device is designed with new method The impact resistance of PDC ZB1308 ZA1308 ZA1 613 and ZA1 913 was tested by using the device It is shown that the minimum values are 30 60 80 85 J at the normal atmospheric temperature and that the minimum values are 30 60 80 85 J at the high temperature The result matches with the actual forces The new device could effectively simulate the real stress of the PDC working under the well. 【期刊名称】《金刚石与磨料磨具工程》 【年(卷),期】2016(036)006 【总页数】4页(P71-73,78) 【关键词】金刚石复合片;抗冲击装置;抗冲击韧性
金刚石复合片(polycrystalline diamondcompact PDC)作为一种新型复合材料，其发展历史仅有十几年，但其应用范围已发展到各行各业，广泛地应用于地质钻探、非铁金属及合金、硬质合金、石墨、塑料、橡胶、陶瓷和木材等材料的切削加工等领域。它的表层为金刚石粒度不同的粉末烧结而成的多晶金刚石，具有极高的硬度、耐磨性和较长的工作寿命;底层一般为钨钴类硬质合金，它具有较好的韧性，为表层聚晶金刚石提供良好的支撑，且容易通过钎焊焊接到各种工具上。目前国内外一般都采用超高压高温烧结的方法制造聚晶金刚石-硬质合金复合片。由于它的使用范围扩大，对其性能的要求提高，因而相应的性能检测方法也经过了一个快速的发展过程，在检测的准确性和有效性方面都趋于成熟。 1金刚石复合片的性能 金刚石复合片之所以应用如此广泛，主要是因为其具有其他材料无与伦比的优越的性能。 (1)高的硬度和耐磨性(磨耗比)。复合片的硬度高达10 000 HV左右，是目前世界上人造物质中最硬的材料，比硬质合金及工程陶瓷的硬度高得多。由于硬度极高，并且各向同性，因而具有极佳的耐磨性。一般通过磨耗比来反映复合片的耐磨性，在20世纪80~90年代中期，复合片磨耗比为4~6万(国外为8~12万); 20世纪90年代中期至现在，复合片的磨耗比为8~30万(国外10~50万)。 (2)热稳定性。复合片的热稳定性确定了其使用范围，复合片的热稳定性[2]即为耐热性，与其强度和磨耗比一样，是衡量PDC质量的重要性能指标之一。耐热稳定性是指在大气环境(有氧气存在)下加热到一定的温度，冷却以后聚晶层化学性能的稳定性(金刚石墨化的程度)、宏观力学性能的变化和对复合层界面结合牢固程度的影响。热稳定性的变化在750℃烧结以后，国内部分厂家产品表现为磨耗比上升5% ~20%，抗冲击韧性变化不大，部分厂家产品磨耗比下降，抗冲击性能下降，这与各个单位所采用的配方和工艺不同有关，国外复合片的磨耗比和抗冲击韧性烧结前后变化不大。 (3)抗冲击韧性。PDC作为切削工具，被广泛地应用于油气钻井作业中。在钻井过程中，由于轴向力和水平切削力的联合作用、钻具与孔壁的摩擦、钻杆柱的弯曲、孔底不平及残留岩粉、钻机振动等因素的影响，使得钻头上的PDC受到极大的冲击力。PDC抗冲击性能反映了复合片的韧性和粘结强度，是一综合性指标，也是决定其使用效果好坏的关键所在。在20世纪80~90年代中期，复合片的抗冲击韧性为100~200 J(国外为200~300 J); 20世纪90年代中期至现在，抗冲击韧性为200~400 J(国外大于400 J)。 2复合片的性能检测方法 2.1耐磨性 复合片的耐磨性一般是通过磨耗比这个指标来衡量的，但迄今为止国际上也没有制定统一的测试标准，几个主要的PDC生产国均有其自己的测试方法。美国的GE公司采用的方法是用PDC来车削一种结构均匀的花岗岩棒，切削速度为180 m/min，切深为1 mm，进给量为0. 28 mm/r。车削时用测力计测PDC的受力大小。车削一定数量的花岗岩后，观察PDC 的磨损量。磨损量是用投影显微镜测量被磨损部位的长宽尺寸，然后用计算机算出其体积，进行比较。英国De Beers公司的方法与GE公司类似。前苏联对PDC耐磨性的测定是用
耐磨耐冲击聚晶金刚石复合片及其制备方法聚晶金刚石复合片是一种具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐冲击 性的新材料，广泛应用于切割、打磨和研磨等领域。本文将介绍耐磨耐冲 击聚晶金刚石复合片的制备方法，并对其性能进行详细阐述。 聚晶金刚石复合片的制备方法包括以下步骤： 1.原料选择：选择高纯度的金刚石颗粒和合适的基体材料作为原料。 金刚石颗粒可以使用工业金刚石，基体材料可以选择金属或陶瓷材料。 2.混合：将金刚石颗粒与基体材料进行混合。可以通过机械球磨或湿 法混合的方式，使金刚石颗粒与基体材料均匀分散，以提高复合片的硬度 和强度。 3.成型：将混合好的金刚石颗粒与基体材料填充到模具中，进行成型。可以采用热压、热等静压等方法进行成型，使金刚石颗粒与基体材料紧密 结合。 4.烧结：将成型好的材料进行烧结处理。烧结温度和时间需要根据具 体的材料和工艺进行控制，以获得均匀致密的复合片。 5.研磨和抛光：将烧结好的复合片进行研磨和抛光处理，使其表面光 滑平整，提高耐磨性和耐冲击性。 1.高硬度：金刚石是目前已知最硬的物质之一，具有极高的硬度。聚 晶金刚石复合片由金刚石颗粒组成，在表面受到磨削或冲击时能够保持较 高的硬度，不易磨损。 2.高强度：金刚石颗粒与基体材料的紧密结合使聚晶金刚石复合片具 有高强度，能够承受较大的外力冲击而不易破裂。
3.高耐磨性：由于金刚石颗粒的高硬度和基体材料的高强度，聚晶金 刚石复合片具有极高的耐磨性，能够在高速摩擦和重负荷环境下长时间使用。 4.高耐冲击性：聚晶金刚石复合片具有优异的耐冲击性能，不易受到 冲击损坏，能够在高速冲击和振动的条件下保持稳定性。 5.广泛应用：聚晶金刚石复合片可用于切割、打磨、研磨和磨光等领域。比如用于切割石材、金属和陶瓷等硬质材料，以及用于制造电子元件 和光学器件等高精密度工艺。 总结起来，耐磨耐冲击聚晶金刚石复合片具有高硬度、高强度、高耐 磨性和高耐冲击性等优异性能，制备方法简单可行，具有广泛的应用前景。未来的研究方向可以进一步改进制备方法，提高复合片的性能，扩大其应 用范围。
金刚石复合片是由金刚石和基材复合而成的一种新型材料。其优异的物理和化学性能使得它在许多领域都有广泛的应用。为了确保金刚石复合片的质量和性能，各国制定了相应的标准。本文将对金刚石复合片的标准进行详细介绍。 一、定义 金刚石复合片是由金刚石晶体和基材复合而成的一种材料。基材可以是金属、陶瓷或者其他材料。金刚石复合片具有高硬度、高强度、高韧性等优异性能。 二、分类 根据基材的不同，金刚石复合片可以分为金属基复合片、陶瓷基复合片和其他基材复合片。 三、标准 1.美国标准 美国标准主要包括ASTM标准和SAE标准。其中ASTM标准主要针对金属基复合片，SAE标准则主要针对车辆零部件制造。 2.欧洲标准 欧洲标准主要由CEN和ISO制定。其中CEN标准主要应用于机械加工领域，ISO标准则主要应用于石油和天然气勘探开采领域。 3.中国标准 中国标准主要由国家标准化委员会制定。目前，中国的金刚石复合片标准主要参考国际标准，并结合国内工业生产实际情况进行修订。
四、性能指标 金刚石复合片的性能指标主要包括硬度、强度、断裂韧性、耐磨性等方面。 其中，硬度是衡量金刚石复合片的重要指标之一。一般来说，金刚石复合片的硬度应达到5000kg/mm2以上。 强度是指金刚石复合片在承受外力时不发生永久形变或破坏的能力。根据不同的应用领域，金刚石复合片的强度要求也有所不同。 断裂韧性是指金刚石复合片在承受外力时发生破坏前能够吸收的能量。这个指标对于金刚石复合片的应用领域也有着重要的影响。 耐磨性是指金刚石复合片在使用过程中对于磨损的抵抗能力。这个指标对于金刚石复合片在机械加工、石油勘探等领域的应用来说尤为重要。 五、检测方法 金刚石复合片的质量和性能需要通过一系列的检测方法进行检验。其中包括显微组织分析、硬度测试、强度测试、断裂韧性测试、耐磨性测试等方面。 六、结论 金刚石复合片是一种优异的材料，在各个领域都有着广泛的应用前景。为了确保金刚石复合片的质量和性能，各国制定了相应的标准，并采取一系列的检测方法进行检验。未来，随着科技的不断进步，金刚石复合片的应用领域还将不断扩展，其标准和检测方法
金刚石复合片的合成工艺技术研究 金刚石复合片是一种由金刚石和其他材料组成的复合材料，在工业领域中具有广泛的应用。金刚石作为一种硬度极高的材料，具有优异的耐磨性和耐高温性能，然而其脆性较高，容易发生裂纹和断裂。为了克服金刚石的脆性问题，提高其使用寿命和工作性能，研究人员开始探索金刚石与其他材料的复合加工技术。 金刚石复合片的合成工艺技术主要包括三个步骤：底材制备、金刚石合成和金刚石复合。 底材的选择对金刚石复合片的性能具有重要影响。常见的底材有硬质合金、陶瓷和金属等。硬质合金底材具有较高的硬度和耐磨性，能够提供良好的支撑作用；陶瓷底材具有优异的耐高温性能，能够有效减少金刚石与底材之间的热膨胀不匹配问题；金属底材则具有良好的导热性能，能够提高金刚石复合片的散热能力。底材的制备需要考虑其与金刚石的化学相容性和热膨胀系数等因素。 金刚石的合成是金刚石复合片制备的关键步骤。金刚石的合成方法主要有高温高压合成法、化学气相沉积法和热解石墨法等。高温高压合成法是目前最常用的金刚石合成方法，通过在高温高压条件下使石墨转变为金刚石。化学气相沉积法采用化学气相沉积技术，在金属基底上沉积金刚石薄膜。热解石墨法则是将石墨材料加热至高温，使其分解生成金刚石。这些合成方法各有优缺点，需要根据具
体应用需求选择合适的方法。 金刚石复合是将金刚石与底材进行连接，形成一体化的金刚石复合片。金刚石与底材之间的连接方式有焊接、电镀和粘结等。焊接是将金刚石与底材进行熔接，形成强固的连接。电镀是在底材表面电镀一层金属，然后将金刚石镶嵌在金属层上。粘结则是使用粘合剂将金刚石与底材粘结在一起。这些连接方式各有优劣，需要根据具体应用场景进行选择。 金刚石复合片的制备过程中还需要考虑金刚石的配比和制备工艺参数等因素。金刚石的配比可以根据具体应用需求进行调整，以获得最佳的性能。制备工艺参数包括温度、压力、时间等，对金刚石的合成和复合过程具有重要影响。合理选择和控制这些参数，能够提高金刚石复合片的质量和性能。 金刚石复合片的合成工艺技术研究是一项复杂而关键的工作。通过合理选择底材、金刚石合成和复合方法，以及优化制备工艺参数，可以获得具有优异性能的金刚石复合片。金刚石复合片的研究不仅对提高金刚石的使用寿命和工作性能具有重要意义，还对推动工业领域的发展具有积极作用。
六面体金刚石液压机检测系统方案 一、系统要求 聚晶金刚石复合片(PDC)作为钻头的切削齿既要求具有高的强度，又要求具有足够的韧性和抗冲击性等。金刚石复合片在静高压合成的效果与合成腔中的温度场及压力场有着密切的关系，作为提供温度场和压力场的传压介质性能的好坏直接影响着高压合成过程中的生长环境。因此对金刚石复合片的温度场以及内压力场进行有效实时的监控是必要的。 长期以来，对金刚石复合片的温度场的监控主要是以温度传感器的数值和工作人员的经验值来判断的，存在不直观、工作量大、效率低和过分依赖人的经验值等缺点，也导致了最终的产品质量不高。因此，在金刚石复合片生产中，温度控制得好坏将直接影响合成产品的最终质量。 公司提出检测系统的性能指标要求： 1、温度检测误差控制在0~50C之间； 2、通过对腔体内压的检测得出外部液压与内压之间的对应关系； 3、对多台六面体金刚石液压机的电压、电流、温度、压力检测信号进行上位机显示。 二、方案总体设计 整个系统采用模块化设计，由腔体热电偶温度采集模块、冷端温度采集模块、交流电压电流采集模块、腔体内压力采集模块、A/D转换模块及多机通讯模块组成。系统的总体结构框图如图2.1所示。
图2.1 系统的总体结构框图 由于采用多个单片机系统组成的模块化设计，因此系统采用485进行多机通讯，对所有单片机系统进行地址分配，上位机通过RS232转485模块对各个地址进行呼叫，再发送命令控制字进行压机功率控制和各路的数据采集，所有数据采集到上位机进行数据处理。单片机采用89C2051，芯片性能良好，满足设备要求。通讯接口采用485总线，满足系统要求的传输距离。 三、温度采集系统 本系统腔体内温度检测采用钨錸热电偶来完成，热电偶把温度信号转换成热电动势信号 , 通过电气仪表转换成被测介质的温度。其剖面示意图见图3.1。
提高金刚石复合片抗冲击性能的试验研究 孙伟;赵海峰;张天翔;熊远贵;王倩;王小华;甄怀宾;朱卫平 【摘要】针对聚晶金刚石复合片脱钴处理后,金刚石层出现微观空隙结构,抗冲击性能减弱的问题,利用微观粒子充填的方法,选取类金刚石作为充填剂,对金刚石层进行充填处理,利用扫描电子显微镜和PDC抗动载性能测试仪,对充填和未充填的复合片进行对比试验分析.试验表明,充填的复合片其金刚石层表面形成类金刚石薄膜,有利于分散冲击过程中形成的瞬间应力集中;充填的复合片其抗冲击性能得到显著提高,能承受30 J的冲击功4～5次,承受的总冲击功高达450 J;未充填的复合片能承受100J的总冲击功,再经过1次20J的冲击后,金刚石层会出现裂纹或脱落的现象.进一步分析试验条件对充填金刚石复合片的抗冲击性能影响,结果显示,射频功率越大,氩气、甲烷和氢气的流量比为5∶10∶30,沉积时间为180 min时,充填的金刚石复合片的抗冲击性能最佳. 【期刊名称】《钻采工艺》 【年(卷),期】2018(041)006 【总页数】4页(P87-89,105) 【关键词】聚晶金刚石复合片;脱钴处理;微观粒子充填;类金刚石;抗冲击性能 【作者】孙伟;赵海峰;张天翔;熊远贵;王倩;王小华;甄怀宾;朱卫平 【作者单位】中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司;中国石油大学·北京;中石油煤层气有限责任公司;中国石油大学·北京;中国矿业大学·北京;中石油煤层气有限责任公司;中国石油大学·北京;中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司;中石油煤层气有限责任公司
【正文语种】中文 PDC钻头具有破岩效率高、钻速快、进尺多、寿命长等优点，在石油钻井中发挥着重要作用［1－3］。据统计，70%以上的PDC钻头失效是因PDC切削齿损坏而造成的，主要表现为切削齿的磨损和断裂，并伴有少量的金刚石层脱落和掉齿现象［4－5］。聚晶金刚石复合片在高温、超高压的条件下，由金刚石微粉与硬质合金基体在催化剂钴的作用下烧结而成［6］，它是PDC钻头的切削齿，是钻进过程中最主要的切削单元［7］。钴在高温下会加速金刚石的石墨化，产生严重的热损伤，因而金刚石复合片在使用前一般要去除钴，以提高金刚石复合片的热稳定性［8］。 然而，钴相去除后留下的微观空隙结构严重地影响了金刚石复合片的抗冲击性能。有学者提出用膨胀系数与金刚石接近的硅或硅合金，渗入到金刚石层的微观空隙结构中，提高复合片的韧性和抗断裂的能力［9－10］。段植元等［11］提出加入碳纳米管改善金刚石颗粒间的粘结方式，增强聚晶金刚石复合片的抗冲击韧性。本文利用微观粒子充填的方法，选择类金刚石作为充填剂［12－13］，一方面充填金刚石层中的微观空隙，另一方面在金刚石层表面形成立体网状结构，分散振动冲击过程中形成的瞬间应力集中，提高金刚石复合片的抗冲击性能。 一、试验设备及工艺 类金刚石是近来兴起的一种以sp3和sp2键的形式结合生成的亚稳态材料，其不仅具有优异的耐磨性，而且具有很低的摩擦系数，是一种优异的表面抗磨损材料［14］。 试验采用电容耦合RF－PECVD系统作为试验设备(如图1)。采用水平放置的平行板电极(电极间距5 cm)，下电极通过匹配网络与射频发生器相连，上电极接地。真空室壁接地，源气体从后面引入反应室中，衬底置于下电极，沉积面朝上。试验
高性能石油钻探用金刚石复合片的研制 张涛;卢灿华;窦明;刘俊涛;宁军垒 【摘要】采用非平面连接技术、梯度过渡技术和纳米结合剂技术,在六面顶压机上合成出高性能石油钻探用金刚石复合片.经性能测试,磨耗比在34万以上,抗冲击韧性85焦耳;在750℃保温2小时的条件下,具有很好的热稳定性;经显微结构分析,金刚石颗粒排列紧密,形成D-D结合致密的网状结构;制作成钻头后,在延长油田进行了钻井应用试验,取得了较好的钻探效果. 【期刊名称】《超硬材料工程》 【年(卷),期】2017(029)003 【总页数】6页(P13-18) 【关键词】六面顶压机;石油钻探;金刚石复合片;性能测试 【作者】张涛;卢灿华;窦明;刘俊涛;宁军垒 【作者单位】豫西工业集团中南钻石有限公司,河南南阳473264;豫西工业集团中南钻石有限公司,河南南阳473264;豫西工业集团中南钻石有限公司,河南南阳473264;豫西工业集团中南钻石有限公司,河南南阳473264;豫西工业集团中南钻石有限公司,河南南阳473264 【正文语种】中文 【中图分类】TQ164 石油钻探用金刚石复合片是PDC钻头的切削元件，其性能的优劣对金刚石钻头的钻进效果有着决定性的影响。在烧结过程中，由于金刚石层与硬质合金基体的热膨
胀系数、弹性模量相差较大，冷却时容易在两者的结合界面出现较大的残余应力，这会造成复合片的强度降低，导致在工作时金刚石层容易从基体上脱落，造成钻头失效。 近期，中南公司采用非平面连接技术、梯度过渡技术和纳米结合剂技术，突破了该领域的技术瓶颈，在六面顶合成压机上合成出高性能石油钻探用金刚石复合片，制作成钻头后，在延长油田进行了钻井应用试验，取得了较好的钻探效果。 本实验使用六面顶压机合成，为了提高硬质合金基体与金刚石层之间结合强度，采用了非平面连接技术，通过增加接触面积和特定的结构形状，提高界面的结合力；为了改善界面的匹配提高界面的结合强度，采用梯度过渡层技术，通过在界面处设置过渡层，使界面残余应力得到降低；为了解决在烧结过程中轴向压力损失问题，采用了六面顶压机加热与保压方向不等量供油的液压控制系统[1]；为了合成出高性能的PDC，采用了纳米结合剂技术，选用多峰值分布的高品级金刚石微粉，通过高温高压烧结得到性能优异的产品。 由于金刚石复合片切削齿在切削时，尤其是在用作钻头切削齿破碎岩石时，会受到强烈磨粒磨损及冲击，全部或部分金刚石层常易从硬质合金基体上脱落，从而严重影响切削齿的使用性能和寿命。因此，如何改进和提高金刚石层与硬质合金基体结合的牢固度，一直是行业中广泛关注和需要解决的一个重要问题。合理的界面结构对降低金刚石复合片热残余应力，提高金刚石复合片使用寿命至关重要。为了改善界面匹配和提高界面的结合强度，中南公司采用非平面连接技术，在硬质合金基体上设计出一种特定形状的界面[2]，如图1所示，硬质合金基体有一个同体同轴的凸台，凸台上均匀布设放射形凹槽、周向环槽和径向沟槽，通过在硬质合金基体与金刚石层相结合的界面上设置周向环槽和径向放射形凹槽，形成更为合理的凸凹界面结构，使金刚石层与硬质合金基体结合的牢固度进一步增强，提高了其抗冲击性和耐磨性。
冲压磨具材料的性能测试与分析确保质量冲压磨具材料的性能测试与分析是保证产品质量的重要环节。准确的性能测试可以帮助生产商评估材料的可靠性和适用性，同时为产品设计、加工和使用提供指导。本文将探讨冲压磨具材料的常见性能测试方法，并对测试结果进行分析，以确保产品质量。 一、硬度测试 冲压磨具材料的硬度是衡量其耐用性和抗磨损能力的重要指标。常用的硬度测试方法包括洛氏硬度、维氏硬度和布氏硬度等。 洛氏硬度测试采用钢球或钻石锥形体进行压入测试样品表面，测量压入深度。维氏硬度测试则通过压入金刚石锥体并测量压痕的长短来评估材料硬度。布氏硬度测试则采用压入球形和锥形硬模具，通过测量压入深度来确定材料硬度。 通过硬度测试，可以评估冲压磨具材料的抗压能力和耐磨损性能，为材料的选择、加工和使用提供参考依据。 二、拉伸测试 拉伸测试是测量材料承受外力下的变形和断裂性能。在冲压磨具材料的测试中，拉伸测试可以用来评估材料的强度、韧性和延展性等指标。
拉伸测试常采用万能材料试验机，通过施加拉力来测量样品的应力-应变曲线。通过分析应力-应变曲线的形态和曲线上的特征点（如屈服点、断裂点等），可以评估材料的力学性能。 通过拉伸测试，可以确定冲压磨具材料的极限强度、屈服强度、断 裂延伸率等力学特性，为材料的质量控制和加工参数的选择提供依据。 三、冲击测试 冲击测试是评估冲压磨具材料在强烈冲击下的抗冲击能力的重要手段。常用的冲击测试方法包括冲击试验机（Pendulum Impact Testing Machine）和冲击落锤试验（Charpy Impact Test）等。 冲击试验机通过释放一个具有一定质量和初始能量的摆锤，使其对 材料样品进行撞击。通过测量摆锤落锤前后的能量差，可以评估材料 的抗冲击性能。 冲击落锤试验则是将标准化的冲击试样固定在支架上，在落锤撞击 下测量样品断裂前或断裂后的能量吸收量。通过分析试样断裂面的形 态和能量吸收量，可以评估材料的韧性和抗冲击性能。 四、磨损测试 冲压磨具材料的磨损性能直接关系到其使用寿命和经济效益。常用 的磨损测试方法包括摩擦磨损试验、滑动磨损试验和磨损耗材试验等。 摩擦磨损试验通过使试样与摩擦副体发生相对运动，在一定载荷条 件下进行磨损实验。通过测量试样质量的变化或表面形貌的变化，可 以评估材料的磨损性能。
hjb715抗冲击指标 概述 在材料科学领域，对材料的抗冲击能力的评估是一项重要的指标。本文将介绍hj b715抗冲击指标的相关信息，包括定义、测试方法以及应用领域。 定义 h j b715抗冲击指标是用来评估材料在受到外部冲击作用时的抵抗能力的一项指标。它可以衡量材料是否能够在遭受冲击加载时保持结构的完整性和功能性。hj b715抗冲击指标的数值越高，说明材料具有更强的抗冲击性能。 测试方法 为了准确评估材料的抗冲击能力，我们使用标准化的测试方法来获取h j b715指标的数值。以下是一般的h jb715抗冲击测试程序： 材料制备1.：首先，需要制备符合测试要求的样品。样品可采用不同的材料制备方法，如压制、注塑或复合材料制备等。 样品装配2.：样品设计应符合测试要求，并在测试装置中进行合适的装配。 测试装置3.：准备标准化的冲击测试装置，包括冲击撞击器、加速装置和数据记录仪等。 冲击测试4.：将样品装配到冲击试验装置上，并进行冲击加载测试。记录冲击过程中的加速度、力、位移等数据。 数据处理5.：根据测试数据，计算出hj b715抗冲击指标的数值。通常使用专门的软件进行数据处理和分析，以获得准确的结果。 应用领域
h j b715抗冲击指标在多个领域具有重要的应用价值。以下列举了几个常见的应用领域： 1.汽车制造业 在汽车制造业中，hj b715抗冲击指标作为评估材料在碰撞事故中的表现的关键指标之一。通过对零部件和车身结构进行冲击测试，可以确保汽车在发生事故时提供良好的保护性能。 2.航空航天工业 航空航天工业对材料的冲击性能要求极高。h jb715抗冲击指标被广泛应用于飞机、卫星、导弹等领域，以确保这些关键设备在极端环境下的可靠性和安全性。 3.建筑工程 在建筑工程中，抗冲击能力是一个重要的指标，特别是在地震、风暴和其他自然灾害等情况下。h jb715抗冲击指标的应用可以帮助选用适当的材料和结构，提高建筑物的抗灾能力。 结论 h j b715抗冲击指标是评估材料抗冲击能力的重要指标之一。通过标准化的测试方法，我们可以获得材料的h jb715数值，并根据这一数值来评估材料的抗冲击性能。在汽车制造、航空航天和建筑工程等领域， h j b715抗冲击指标都具有广泛的应用价值，帮助提高产品的安全性和可靠性。
课题1 金刚石、石墨和C60 测试时间:15分钟 一、选择题 1.活性炭可用来除去冰箱中的异味、净化饮用水等,这是利用活性炭的( ) A.稳定性 B.还原性 C.可燃性 D.吸附性 答案 D 活性炭是碳单质的一种,具有疏松多孔的结构,有较强的吸附性,能够用来除去冰箱中的异味、净化饮用水等。 2.(2018湖北荆州中考)金刚石、石墨、C60的化学性质相似,但物理性质相差甚远,这是因为( ) A.构成它们的原子大小不同 B.构成它们的原子数目不同 C.构成它们的原子种类不同 D.构成它们的原子排列方式不同 答案 D 金刚石、石墨、C60的化学性质相似,物理性质却有很大差异,其原因是碳原子的排列方式不同。 3.碳单质的存在形式有多种,用途各不相同。下图中体现活性炭用途的是( ) 答案 D 石墨较软,在纸上划过会留下痕迹,常用来制铅笔芯;石墨具有优良的导电性,常用来制干电池的电极;金刚石是天然存在的最硬的物质,可用来制玻璃刀头;活性炭具有吸附性,可用来净水。 4.有关反应2CuO+C 2Cu+CO2↑的下列说法正确的是( ) A.CuO具有氧化性 B.C发生了还原反应 C.反应前后氧元素的化合价发生了改变 D.反应前后固体质量不变 答案 A 在该反应中,CuO失去氧发生还原反应,具有氧化性。 二、填空题
5.Cu的常见化合价有+2和+1,+1价的铜的化合物称为亚铜化合物。 (1)写出下列物质的化学式:氧化铜,氧化亚铜。 (2)高温时,氧化铜可被木炭还原为铜,反应的化学方程式是。 (3)氧化亚铜是一种红色粉末。加热时,氧化亚铜能与氧气发生化合反应,反应的化学方程式 是;利用这一性质可检验氮气中是否含有氧气(装置如图所示),判断氮气中含有 氧气的现象是。 答案(1)CuO Cu2O (2)C+2CuO 2Cu+CO2↑ (3)2Cu2O+O2 4CuO 红色粉末变成黑色 解析(1)根据化合物中各元素正、负化合价的代数和为0的原则可以得出氧化铜和氧化亚铜的化学式分别为CuO、Cu2O。(3)红色的氧化亚铜在加热条件下与氧气反应生成黑色的氧化铜。 6.科学家发现C60的每个分子是由60个碳原子构成的,它的形状像足球(如图C所示),因此又叫足球烯。另一种碳的单质——碳纳米管,是由呈六边环形排列的碳原子构成的管状大分子(如图D所示)。图A、图B 分别是金刚石和石墨的结构示意图,图中小球均代表碳原子。 用你所学到的化学知识回答下列问题。 (1)金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管物理性质有较大差异的原因是。 (2)常温下,足球烯和碳纳米管的化学性质是否活泼?简要说明理由: 。 (3)请你设计一个方案,证明足球烯和碳纳米管都是由碳元素组成的(以足球烯为例,用文字简要叙 述): 。 答案(1)碳原子的排列方式不同(2)不活泼,因为碳原子的最外层电子数为4,常温下不易得失电子(3)将足球烯放在充满氧气的密闭容器里使之燃烧,测定其生成物是二氧化碳,且二氧化碳里所含碳元素的质 量等于燃烧后足球烯所减少的质量 解析(1)金刚石、石墨、足球烯、碳纳米管都是由碳元素组成的不同单质。但由于碳原子的排列方式不同,它们的物理性质有较大差异。(2)足球烯、碳纳米管都是由碳元素组成的碳单质,由于碳原子的最外层电子数为4,常温下不易得失电子,故这些碳单质在常温下的化学性质很稳定。(3)要想证明足球烯和碳纳米管都是由碳元素组成的单质,首先利用其可燃性证明其含有碳元素,其次通过定量测定证明其只含碳元素。