【摘 要】
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烧结聚晶金刚石(Polycrystalline Diamond,PCD)是由经过筛选的人造金刚石微晶体和粘结剂Co在高温(1400℃)、高压(6 GPa)下烧结而成的复合材料,PCD具有超高的硬度、良好的冲击韧性和优异的耐磨性,被广泛应用于切削刀具和地质钻具.钻具加工及其应用过程中,PCD表面会产生大量的切削热,且常服役于由水、钻井液、钻井泥浆组成的复杂流体润滑系统,湿热复合作用对聚晶金刚石/岩石
【机 构】
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中国地质大学(北京) 工程技术学院,北京100083 中国地质大学(北京) 工程技术学院,北京10
【出 处】
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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议
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烧结聚晶金刚石(Polycrystalline Diamond,PCD)是由经过筛选的人造金刚石微晶体和粘结剂Co在高温(1400℃)、高压(6 GPa)下烧结而成的复合材料,PCD具有超高的硬度、良好的冲击韧性和优异的耐磨性,被广泛应用于切削刀具和地质钻具.钻具加工及其应用过程中,PCD表面会产生大量的切削热,且常服役于由水、钻井液、钻井泥浆组成的复杂流体润滑系统,湿热复合作用对聚晶金刚石/岩石界面间的物理化学反应产生很大的影响.本实验应用SX-8-10退火炉将样品加热至700℃,退火处理30 min.700℃热处理PCD的表面粗糙度约为20 nm,且样品表面发生石墨化和氧化.选用CSM摩擦磨损试验机测试了700℃热处理PCD在5％-99.9％相对湿度条件下对磨Si3N4的摩擦磨损性能.运用三维白光干涉形貌仪、光学显微镜、SEM、EDS、Raman以及XPS对实验样品进行综合分析,实验结果表明：随相对湿度增加,700℃热处理PCD对磨Si3N4的摩擦系数由0.04增至0.12；700℃热处理PCD磨损随相对湿度增加而减弱,高相对湿度条件下(70％-99.9％RH)几乎无磨损；Si3N4对磨球磨损随相对湿度增加先减小后增大,且低相对湿度条件下(5％-40％RH)Si3N4磨斑表面出现明显的碳质转移膜,有一定的减摩作用；低相对湿度条件下,Si3N4对磨球磨损主要发生在跑和阶段；高相对湿度环境下磨损随对磨时间线性增大,出现明显的氧化水解反应,摩擦化学效应主导磨损过程.
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