短碳纤维增强金刚石钻头铁基胎体性能的研究.pdf

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1、2014年第41卷第3期探矿工程(岩土钻掘工程)77短碳纤维增强金刚石钻头铁基胎体性能的研究沈立娜，阮海龙，欧阳志勇，吴海霞，李春(北京探矿工程研究所，北京100083)摘要：设计了粉末冶金法制备短碳纤维增强金刚石钻头铁基胎体材料，通过分析不同碳纤维添加量对胎体烧结性能的影响，得出在本实验制备条件下，短碳纤维对铁基胎体材料性能的影响规律，并对该结果进行了讨论分析，在此基础上，提出了制造更加优良短碳纤维增强铁基胎体材料的可能性。关键词：金刚石钻头；碳纤维；铁基胎体；烧结性能中图分类号：P634．4文献标识码：A文章编号：1672—7428(2014)03—0077—0

2、3StudyonIron-basedMatrixPerformanceofShortCarbonFiberReinforcedDiamondBit／SHENLi—na，RUANHai—long，OUYANGZhi—yong，Hai—xia，LIChun(BeijingInstituteofExplorationEngineering，Beijing100083，China)Abstract：Iron—basedmatrixcompositeswaspreparedbypowdermetallurgyforshortcarbonfiberreinforceddiamo

3、ndbit，basedontheanalysisontheinfluenceonthesinteringpropertiesofcompositeswithdifferentcarbonfiberadditionquantity，theinfluencelawsofshoacarbonfiberonthepropertiesofiron—basedmatrixmaterialsunderthisexperimentalpreparingconditionswereobtained．Onthebasisofthediscussionontheselaws，thepos

4、sibilityofmoreexcellentshortcarbonfiberreinforcediron—basedmatrixcompositesdevelopingisputforward．Keywords：diamondbit：carbonfiber；iron—basedmatrix；sinteringperformance0引言1试验方法碳纤维增强复合材料是目前最先进的复合材料1．1原料之一。碳纤维增强铜基复合材料以其优良的导电、Fe基预合金粉末粒度为1～2txm；碳纤维粉末导热、减摩擦、抗磨损性能而受到重视。碳纤维增强为200目盐城翔力碳纤维，加入量为5

5、％一20％，试铝基复合材料以其高的比强度、比刚度、轴向拉伸强样标记为CF+碳纤维的质量百分含量，如CF5代表度和耐磨性，优异的耐高温性能和低的热膨胀系数，碳纤维添加量为5％。良好的导电、导热、抗疲劳性等优点在汽车、航空领1．2烧结域有着广阔的应用前景“。然而如何将碳纤维的将各种原料粉末按配方比例配制，经小型滚筒这一优异增强性能应用于金刚石钻头制造领域还鲜式球磨混料机充分混合3h后，使用RYJ一2000型有报道。热压机进行热压烧结，烧结温度为900℃，保温时间本文采用粉末冶金方法制备了致密度较好的短为4rain，自然冷却。采用高强度、高纯度和高致密碳纤维增强铁基胎体材

6、料，并对短碳纤维增强铁基化的石墨模具，烧制抗弯强度试样尺寸为5mmx5胎体的性能进行了研究。粉末冶金法是将金属粉末mill×301TIm，抗冲击韧性试样尺寸为10ITIm×10充满在排列规整或者无规则取向的碳纤维或晶须1Tlln×50mlTI。中，然后进行烧结或者挤压成型，是一种比较成熟的1．3试验内容工艺方法，合金粉末和增强物可以按所需要的任何对所烧结的试样分别测定胎体材料的硬度(HR比例混合，且由于烧结温度较低可减少因高温引起一150A型洛氏硬度机)、抗冲击韧性(JB6型抗冲击的界面反应，同时，可以降低增强物与基体相互润湿韧性测定仪)和抗弯强度(WDW一100型

7、微机万能的要求，用其制备的铁基胎体材料可以通过传统的试验机)，分析不同碳纤维添加量对铁基胎体性能金属加工方法进行二次加工，进一步提高性能和尺的影响。通过观察不同碳纤维量增强铁基胎体材料寸精度。的烧结后及断口扫描电镜照片，分析碳纤维对铁基胎体的作用效果，采用EDS即射线能谱仪定性分收稿日期：2013—02—26；修回日期：2013—12—31作者简介：沈立娜(1985一)，女(汉族)，天津武清人，北京探矿工程研究所工程师，材料科学专业，硕士，从事金刚石钻头的优化设计工作，北京市房山区良乡工业开发区二期创新路1号(102400)，slns@foxmail．con。