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煤田地质与勘探 2023年第4期51卷 170-178页

作者：章文姣谭松成潘秉锁金鑫孔祥清龙尚琳辽宁工业大学土木建筑工程学院辽宁锦州121001 中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077

金刚石钻头是勘探工作中的常见破岩工具,但金刚石热稳定性较差,在钻进过程中会不断产生热量,干旱缺水条件下钻头自冷却对钻进效率的提高具有非常重要的意义。为降低干钻条件下钻头胎体与岩石界面间的摩擦因数从而减少钻进过程中金刚石... 详细信息

金刚石钻头是勘探工作中的常见破岩工具,但金刚石热稳定性较差,在钻进过程中会不断产生热量,干旱缺水条件下钻头自冷却对钻进效率的提高具有非常重要的意义。为降低干钻条件下钻头胎体与岩石界面间的摩擦因数从而减少钻进过程中金刚石的热损伤,在热压fe基金刚石钻头胎体中添加二硫化钼(MoS2),研究MoS2含量对fe基钻头胎体相对密度、洛氏硬度、抗弯强度以及与白刚玉砂轮干磨时的磨损量和摩擦因数的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等测试仪器分析了抗弯强度和摩擦磨损试验后的试样断口和表面的形貌及物相成分。试验结果表明,在试验范围内,fe基胎体相对密度与MoS2含量关系不大,但是与未添加MoS2的fe基胎体相比,其相对密度提高了约2.5%,达98%以上。fe基胎体洛氏硬度随着MoS2含量的增加先增大后减小,在MoS2体积分数为8%时胎体硬度最大,洛氏硬度HRB值达101.3。fe基胎体抗弯强度随着MoS2含量的增加先增大后减小,在MoS2体积分数为2%时胎体抗弯强度最大,达1140 MPa。fe基胎体磨损量随着MoS2含量的增加先减小后增大,在MoS2体积分数为4%时磨损量最小,为0.376 g。fe基胎体与岩石界面间的摩擦因数则随着MoS2含量的增加而逐渐下降,在MoS2体积分数为10%时摩擦因数最小,为0.325。抗弯强度断裂试样断口形貌和物相分析表明,MoS2的加入降低了fe基胎体显微组织的连续性。摩擦磨损试验后试样形貌分析表明,MoS2的加入降低了摩擦磨损过程中的粘着磨损和塑性变形。研究成果为减少干钻条件下金刚石磨损和热损伤,提高胎体耐磨性,延长钻头寿命奠定了理论基础。

关键词： MoS2 金刚石钻头热压fe基胎体机械性能摩擦学性能

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