機(jī)械化與智能化促鑿巖用硬質(zhì)合金產(chǎn)品發(fā)展迅猛
發(fā)布時(shí)間:
2016-05-27
近年來,由于機(jī)械化與智能化技術(shù)的加入,鑿巖用的硬質(zhì)合金產(chǎn)品發(fā)展速度十分迅猛。其主要的發(fā)展趨勢(shì)包括以下幾個(gè)方面超細(xì)及納米結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金、高溫粉末基硬質(zhì)合金、功能梯度硬質(zhì)合金、粘結(jié)劑改性硬質(zhì)合金、雙粘結(jié)礦用硬質(zhì)合金、以及WC-Co-金剛石三相復(fù)合礦用硬質(zhì)材料等。
1.超細(xì)及納米結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金球齒:這一直是近年來研發(fā)的一大熱點(diǎn)。早在上世紀(jì)90年代以來,相關(guān)的研究人員就開始圍繞細(xì)化晶粒以制取亞微、超細(xì)以及納米結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金展開了研究。這是由于隨著晶粒的不斷細(xì)化,硬質(zhì)合金材料的致密度、硬度、韌性以及耐磨性都會(huì)顯著提高。而與此同時(shí)鑿巖機(jī)具對(duì)鉆具的要求也越來越高,尤其是高風(fēng)壓鉆具對(duì)硬質(zhì)合金球齒的耐磨性和韌性都有著嚴(yán)苛的要求,而超細(xì)晶硬質(zhì)合金可完全滿足其使用性能。
2.高溫粉末基硬質(zhì)合金球齒:其是利用原料粉末高溫還原和高溫碳化的新工藝,其所制取的WC粉末具有晶粒完整、強(qiáng)度高、顆粒儲(chǔ)能高等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的真空熱處理工藝相比,硬質(zhì)合金球齒的平均進(jìn)尺比提高了50%,鑿巖速度提高了近100%,平均耐磨性提高了約100%,產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性以及使用壽命都得到了大幅度的改善。
3.功能梯度硬質(zhì)合金球齒:在燒結(jié)或熱處理過程中通入適當(dāng)?shù)臍夥照T發(fā)合金中C的擴(kuò)散,并通過化學(xué)反應(yīng)使其他組員發(fā)生重排和分布,從而導(dǎo)致合金成分和結(jié)構(gòu)沿著一定方向發(fā)生變化,形成梯度結(jié)構(gòu),不同部位具有不同的功能。礦用功能梯度硬質(zhì)合金球齒通常采用低碳合金經(jīng)滲碳處理(通入CH4、CO等含碳?xì)怏w)的方法制取,處理后的球齒W與Co沿直徑方向分布。這種結(jié)構(gòu)賦予了柱齒極高的耐磨性和韌性,無論是功能梯度結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)合金潛孔鉆、牙輪鉆或是球齒釬片的壽命都有著顯著的提高。
4.新型粘結(jié)劑改性硬質(zhì)合金球齒:用金屬熔體法處理(Ni或Si作為合金化添加元素),Ni和Si元素能夠顯著提高合金抗疲勞裂紋的能力。此外,Ni熔體向燒結(jié)合金滲透的過程中WC骨架發(fā)生脫結(jié),其在燒結(jié)合金中形成發(fā)達(dá)的WC/Co相界面,減小的晶粒度,從而斷裂韌性增大。結(jié)果表明,硬質(zhì)合金錐形回轉(zhuǎn)釬頭進(jìn)行鑿巖,工作效率提高了1.8倍。
5.雙粘結(jié)礦用硬質(zhì)合金:與普通硬質(zhì)合金相比,硬質(zhì)合金相球粒不是由硬質(zhì)化合物,而是由燒結(jié)合金球粒組成,即將燒結(jié)球粒與金屬粘結(jié)劑混合并進(jìn)行二次燒結(jié),從而在不降低硬度的前提下使斷裂韌性大幅度提高。
6.WC-Co-金剛石三相復(fù)合礦用硬質(zhì)材料:采用高溫高壓合成,將粉末/聚合物混合料擠壓制成生壓坯,然后用高溫高壓金剛石合成進(jìn)行固結(jié)。其主要的優(yōu)點(diǎn)在于減少了熱膨脹和彈性不匹配應(yīng)力,使金剛石脫落性增強(qiáng);金剛石增強(qiáng)表面,耐磨性提高;WC-Co-金剛石復(fù)合表面的斷裂韌性優(yōu)異、耐磨性增強(qiáng)、使用壽命提高。
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