牙轮钻头强化用YQ4堆焊层组织性能研究

利用自主开发Ni-Cr-B-Si-Cu合金粉研制了YQ4堆焊焊条,采用氧乙炔堆焊工艺制作了堆焊试样,利用剪切实验测试了堆焊层强度,冲击磨料磨损实验测试了试样的耐磨性,利用扫描电子显微镜观察了断口显微组织特征.实验结果表明:YQ4硬质合金堆焊层中过渡层组织细小,耐磨层中脆性硬质合金相上均匀分布了韧性微孔结构低熔点合金,硬质合金分布致密、均匀、多层堆垛,基体与过渡层以及硬质合金之间结合良好,平均剪切强度600 MPa,高于牙轮钻头工作要求,抗冲击磨料磨损能力提高近2倍,在组织与性能上都满足牙轮钻头齿面强化要求.     

高胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头

为提高孕镶金刚石钻头的钻进速度和工作寿命,遵循仿生工程学相似原理,以土壤动物的爪趾为仿生原型,结合普通孕镶金刚石钻头异型唇面结构设计方法,通过无压浸渍烧结法制备了高胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头。高胎体仿生异型钻头的单齿单元由多个柱齿组合并呈阶梯状排布,基于强度理论和孕镶柱齿的受力模型确定柱齿最大高径比。通过有限元数值模拟对钻头与岩石接触面的应力进行分析,检验了仿生异型单齿结构设计的合理性。钻头的野外试验数据表明:相比于普通孕镶金刚石钻头,高胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头的平均钻进速度提高了20%;在不降低钻进速度的情况下,工作寿命提高一倍以上,大幅度减少了提下钻的频率,可缩短钻孔周期、节约钻探成本,具有较好的应用前景和较大的经济效益。     

钻头齿面堆焊用硬质合金耐磨性试验

为了选择更合适的钻头齿面强化材料,对多种粒度的球状烧结碳化钨和粒状铸造碳化钨堆焊层分别作了磨料磨损试验,以评价其抗磨性能。用 Ｎｉ 基合金作钎料,在高真空度下将硬质合金颗粒焊至２０ Ｎｉ４ Ｍｏ 表面。试验采用多种冲击能量,磨料介质为石英砂、水和少量悬浮剂,用天平称出磨损失重。结果表明：球状烧结碳化钨或不同类型和粒度混合的碳化钨堆焊层都比现行采用的粒状铸造碳化钨具有更好的抗冲击磨料磨损能力。用球状烧结碳化钨代替粒状铸造碳化钨作钢齿钻头齿面堆焊材料是提高齿面强化效果的有效途径。     

基于等离子堆焊技术的矿用截齿的耐磨性能研究

针对目前矿用截齿的齿头磨损在煤矿恶劣的实际工作环境中所造成的采煤效率低和开发成本高的现状,利用等离子堆焊的工艺方法,在截齿表面制备了一种可以提高其耐磨性能的等离子堆焊涂层.该方法以转移型等离子弧作为热源,利用压缩等离子弧瞬间产生的高温使具有耐磨损性能的金属混合粉末熔化,与基体形成冶金结合,可以获得耐磨性更强的涂层,进而提高零部件的耐磨性能及使用寿命.通过对4种不同配比合金粉末的堆焊层的耐磨性能研究,结果表明随着合金粉末中TiC含量的增加,该矿用截齿涂层的耐磨性能得到了明显的提高.     

原位自生(Ti,V)C堆焊层的耐磨性能

为了研究大型往复压缩机的曲轴修复方法,采用激光堆焊技术对合金基体表面进行处理获得原位自生(Ti, V)C堆焊层.对获得的堆焊层进行金相组织观察和硬度试验,分析不同成分下堆焊层硬度和耐磨性能的变化规律.结果表明：随着合金层钒铁含量的增加,(Ti, V)C复合硬质相含量增加且分布均匀,堆焊层表面硬度逐渐增强,耐磨性能提高;当被测堆焊层试件中的钒铁含量为32.6%时,堆焊层硬度值为54.6 HRC,磨损量为0.436 7 g,此时堆焊层的力学性能最佳且耐磨性最好.     

盘式钻头齿圈强化工艺技术试验研究

在对盘式钻头齿圈失效机理分析的基础上。提出了齿图表面堆焊耐磨合金强化方法和镶嵌硬质合金齿圈强化方法，通过试验研究和对比分析，确定了冶金混合烧结固齿法镶嵌硬质合金齿圈强化盘式钻头。进一步的试验研究表明：采用冶金混合烧结固齿法镶嵌硬质合金齿圈来强化盘式钻头齿圈，其结合情况非常好；硬质合金齿圈的硬度、耐磨料磨损的能力和耐冲击磨料磨损的能力在烧结后都有进一步的提高，说明采用冶金混合烧结固齿法镶嵌硬质合金齿圈来强化盘式钻头齿圈是可行的。     

马氏体不锈钢等离子堆焊铁基合金组织及磨损性能

为了研究马氏体不锈钢的表面性能,采用等离子堆焊技术在Z5CND16-04不锈钢表面制备铁基合金堆焊层.采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及销盘磨损实验机等检测设备,对堆焊层的组织结构、成分、硬度和磨损性能进行了研究.结果表明,铁基合金堆焊层主要由α-Fe、(Fe,Cr,Mo)7C3和(Fe,Cr,Mo)23C6相组成,添加稀土元素后相组成无明显变化.铁基合金堆焊层的硬度和耐磨性均明显高于马氏体不锈钢基材.添加适量的CeO2后,明显细化了堆焊层的显微组织.     

深松犁铲CO2焊/喷射高铬钼合金粉复合堆焊层耐磨特性

为解决传统深松犁铲易磨损的问题.提出了CO2气保焊-喷射送粉复合堆焊新工艺,在深松犁铲易磨损部位制备高铬钼合金堆焊层.用金相显微镜、扫描电镜、磨料磨损试验机对堆焊层与基体的结合状况、微观组织结构和耐磨料磨损性能,进行观察和测试.试验结果表明：堆焊层组织主要由下贝氏体、残留奥氏体构成且堆焊层与基体间为良好的冶金结合.耐磨料磨损性能与传统深松犁铲相比提高2.38倍,延长了其使用寿命.     

Cr3C2对等离子钴基堆焊层组织及性能的影响

采用等离子堆焊技术在低碳钢表面制备钴基合金堆焊层(Co40)及添加质量分数20%和40%Cr3C2的钴基合金复合堆焊层(Co40+20%Cr3C2,Co40+40%Cr3C2)。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪以及磨损实验机等研究不同添加量的Cr3C2对钴基合金堆焊层组织和耐磨性能的影响。结果表明:Co40堆焊层由γ-Co和Cr23C6组成;添加Cr3C2粉末后,堆焊层出现未熔的Cr3C2和Cr7C3及Cr23C6相,且明显改变了其组织特征,Co40+20%Cr3C2堆焊层仍以亚共晶方式结晶,但其组织得到明显的细化和均匀化,而Co40+40%Cr3C2堆焊层转变为过共晶方式结晶,其组织由大量初生碳化物和枝晶组织组成;Co40+Cr3C2复合堆焊层的硬度和耐磨性较Co40堆焊层均得到显著提高,且随着Cr3C2添加量的增加而相应提高。     

高速牙轮钻头轴承表面强化技术实验研究

针对目前牙轮钻头因轴承耐磨性差、寿命短而不能适应高速钻井需要的问题,应用表面工程技术和摩擦学的相关理论,开展了牙轮钻头滑动轴承表面强化工艺和材料的系列实验研究,并测试其性能.进行了组织结构分析和耐磨性、耐冲击性能等实验研究.几种方法的时比实验表明:采用等离子堆焊DH-60粉末后轴承表面涂层致密、孔隙率低、组织结构致密、缺陷少、涂层与基体材料的结合强度高,并且磨损量较小,磨损后试样基本无裂纹等缺陷,耐磨性提高30%左右,可以有效提高牙轮钻头轴承的使用寿命.     

金刚石与钢体的盐浴焊

用氯基盐浴作为加热方法，实现了金刚石表面金属钛的渗覆以及金刚石与２０Ｎｉ４Ｍｏ钢的焊接。试验中采用了Ｎｉ基合金作为中间过渡层金属。试验结果表明：盐浴加热既可有效地避免金刚石在高温下的石墨化，又不影响金刚石的性能；利用金属Ｔｉ和Ｎｉ形成低溶点共晶，来实现金刚石与钢体的接触熔化焊，大大降低了加热温度，为金刚石工具的焊接技术开辟了一条有效途径。金刚石与钢盐浴焊具有加工成本低、操作简便、连接强度高的优点。     

白口铸铁轧辊焊补的研究

论述了焊补轧辊的重要意义,激冷铸铁轧辊表面掉皮的机理,指出交变重复的热应力是轧辊表面疲劳破坏的主要原因。对白口铸铁可焊性进行了分析,重点介绍了两种特殊专用焊条的成分与冶金特点。使用两种专用焊条,配以正确的焊补工艺,可成功地焊补报废的白口铸铁轧辊。     

金刚石的盐浴镀钨

在金刚石工具制造技术中，为了提高金刚石与基体的结合性能，对金刚石表面进行了高温盐浴镀钨处理；用Ｘ射线衍射分析方法测定了镀层表面结构并作了冲击磨料磨损试验。结果表明：高温盐浴方法不仅使金刚石获得了金属化表面结构，而且不破坏金刚石品质；镀覆后金刚石与金属基体之间的结合良好。盐浴镀钨处理可有效地发挥金刚石优异的抗磨作用。     

DJ400低压加热器管口漏水问题的研究

该介绍了利用带极埋弧堆焊，在材料为20MnMo锻件的DJ400低压加热器管板表面上堆焊一层D304L，使管板和管口形成同种材料焊接，避免了管子(材料为OCr18Ni9)和管板异种材料焊接带来的一系列问题，提高了焊接质量，从而解决了管口漏水的问题。     

镍基合金喷熔层组织及其抗高温冲蚀性能的研究

用氧—乙炔火焰喷熔法制取镍基合金喷熔层,通过高温冲蚀模拟试验机对镍基合金喷熔层和其他表面强化层进行高温冲蚀磨损对比试验。结果表明:镍基介金喷溶层具有最佳的抗高温冲蚀性能,比20钢提高4～5倍,其冲蚀行为表现为塑性材料特征,最大冲蚀率攻角约为30°。     

大型卷管机辊子的焊接修复

介绍了大型卷板机主动辊断裂后修复的技术过程及经济性分析，疲劳裂纹形成的原因；辊子材料材质的化学分析；补焊材料材质的确定；焊接 材料的选择；合理的焊接工艺参数的确定；焊前预热及焊后热处理方法；焊后超声波检查及其它检验方法；焊接修复的经济性分析，修复后的卷板机已正常运行，经超声波检验复查，焊缝处无裂纹产生，此种焊接修复方法是可行的。     

金刚石与碳化钨的复合堆焊

用特殊方法将金刚石包熔在较厚的金属合金中，并制成以金刚石和WC为主要成分的复合焊条。堆焊试验表明：包熔处理后避免了焊接高温对金刚石的烧损、可焊性良好、金刚石的高抗磨性得到了有效地发挥。     

金刚石锯片激光焊接机的设计

与传统的焊接工艺比较，采用激光焊接工艺进行金刚石锯片的焊接，便于实现自动控制，生产效率高，基体与锯齿接缝耐热性好，锯片在使用过程中不会出现锯齿脱落现象，是目前最先进的锯片焊接工艺。介绍了这种工艺方法，并设计了实现这种工艺方法的设备－金刚石锯片激光焊接机。     

STUDY ON SURFACE OF DIAMOND PARTICLE BY CHEMICAL CU-CLADDING AND ITS APPLICATION IN DIAMOND WHEEL

In this paper,a method that a layer of Cuwas cladded on the surface of diamond particle by an apprro-priate chemically Cu-cladded process was put forward.Themethod can adjust the thickness of cladding by one step ormultiple steps.The composition and structure of Cu-claddeddiamond were analyzed with help of XRD,SEM and EP-MA.The results show that copper was homogeneously dis-persed on the surface of diamond particle by this method,thedeposited copper is loosely dispersed by one step cladding pro-cess,and the copper is tightly organized by multiple stepscladding process.Copper presents crystalline,and a smallamount of oxygen and iron exits in copper layer.Wearing testshows that the wear-resisting property of Cu-cladded dia-mond wheel is superior to that of general diamona wheel,andthat of diamond of which Cu-cladded thickness is depositedmore thickly by multi-steps cladding process is better.     

Fabrication and characterization of copper-diamond particles

The electroless copper deposition on both pure and Cr-coated diamond particles was studied to produce copper/diamond composites for electronic packaging materials. The particles were characterized and the mechanism of product formation was investigated through scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), and X-ray photoelectron spectra (XPS). The particle coating thickness was measured using optical micrographs. The diamond particles got uniform coating thickness of copper crystals layers. This method provided an excellent base for the fabrication of metal-based composites using cheap equipments, and was less time consuming, nature friendly and economical compared with other methods of diamond surface metallization.