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(lái)，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(lái)研發(fā)的一大熱點(diǎn)。早在上世紀(jì)90年代以來(lái)，相關(guān)的研究人員就開(kāi)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(kāi)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(lái)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(guò)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(guò)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(wú)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(guò)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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