特邀报告聚晶金刚石复合片冲击磨损动力学响应及损伤机理研究
编号：255
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更新：2024-04-25 15:33:17
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摘要
聚晶金刚石复合片（PDC）切削齿是页岩气钻井中的主要承重部件，其性能对页岩气开采的效率有着重要影响[1]。在钻进过程中钻头非连续切削造成的岩石与切削齿接触面的动态冲击是造成PDC切削齿失效的主要原因之一[2-3]。冲击磨损严重影响钻头切削齿PDC的寿命及使用效率，研究PDC冲击磨损行为以及了解不同配副材料下PDC冲击磨损表界面状态的演变、损伤行为及机制对有效设计具有优异抗冲击磨损性能的PDC结构和提高其工程应用效率具有指导意义。本报告研究了PDC在小动能冲击下动能构成因素及冲击次数的动力学响应和损伤行为，阐明PDC冲击磨损的特征和机理。结果表明，冲击力随冲击循环呈动态变化，并呈下降趋势。由于PDC的弹塑性特性，87%的动能用于塑性变形和断裂。其次，接触时间和动能吸收率只与冲击质量有关。接触时间与质量呈正相关，而动能吸收率则相反。此外，表面金刚石断裂发生时的动能积累仅为0.059 J。研究发现，在冲击磨损过程中，钴催化和应力效应共同诱发了石墨化和碳杂化。最终得出低动能冲击下的PDC冲击磨损机理是一种穿晶和沿晶混合断裂形式的脆性断裂。
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