金剛石復合片的發(fā)展趨勢目前國外PCD材料的年消耗增長速度在20%以上，它標志著人造金剛石已進入全面取代天然金剛石階段，所以說PCD材料的出現(xiàn)，是超硬材料發(fā)展的第二個里程碑「8，。隨著PCD材料研究的不斷深入，其發(fā)展有以下幾個趨勢:(l)規(guī)格尺寸越來越大。GE公司和DeBeerS公司己向市場提供中74~的產(chǎn)品，而我國生產(chǎn)的PDC大直徑為小35~，這表明國外在壓技術及復合機理方面的研究工作己達到很高的水平。(2)晶粒細化、質(zhì)量優(yōu)化、性能均一化。早期金剛石復合片產(chǎn)品一般使用50林m左右的金剛石微粉，現(xiàn)在發(fā)展到使用2娜甚至0.5林m以下，從而使金剛石復合片刀具、拉絲模在加工精度方面不再遜色于天然單晶金剛石。DeBeerS公司提供的小74~的產(chǎn)品，其中心點與邊緣點耐磨性和耐熱性指標的偏差能控制在30%范圍內(nèi)，基本均勻一致。(3)磨耗比越來越高。PCD的耐磨性是衡量其質(zhì)量水平的一個重要指標，作為新型的超硬材料產(chǎn)品，經(jīng)過多年的研究和生產(chǎn)，其質(zhì)量水平不斷提高，磨耗比也越來越高，我國生產(chǎn)的PCD的磨耗比己經(jīng)普遍超過20萬乏9)。(4)形狀結(jié)構多樣化。過去的金剛石復合片產(chǎn)品一般是片狀和圓柱狀，由于尺寸大型化和加工技術如電火花、激光切割加工技術的提高，三角形、人字形、山墻形球面、曲面以及其它各種異形坯料增多。為適應特殊切削刀具的需要，還出現(xiàn)了包裹式、夾芯式與花卷式金剛石復合片產(chǎn)品。PDC力學性能檢測方法發(fā)展趨勢目前復合片的使用范圍越來越廣，在實際使用過程中對其各項性能的要求也越來越高，相應的檢測方法也要能滿足要求。隨著復合片檢測方法研究的不斷深入，其發(fā)展有以下幾個趨勢:博士學位論文章緒論(l)耐磨性。從復合片的微觀結(jié)構方而進行其耐磨性的檢測，用X射線衍射方法、Raman光譜法及電鏡法等〔28一291對復合片進行綜合測試。不僅可以準確測得復合片的耐磨性，更能找出影響其耐磨性的內(nèi)在原因，提高復合片的耐磨性。(2)熱穩(wěn)定性。現(xiàn)在研究復合片的熱穩(wěn)定性不可避免地要涉及到熱損傷的概念，它是指PDC由于受熱引起的損傷?？梢圆捎脤崽幚砬昂蟮膹秃掀M行SEM觀察知州，以了解損傷的形貌、程度和特點，這種方法可以用來判斷復合片的熱穩(wěn)定性，其優(yōu)點是可以分析復合片產(chǎn)生損傷的原因，進而找到解決的辦法，相應地可以提高復合片的熱穩(wěn)定性。(3)沖擊性能。由于復合片在實際使用中受沖擊破壞一般有2種，一種是受到多次沖擊而破壞，還有一種是突然受到?jīng)_擊力而破壞。因此一般在檢測復合片沖擊性能時，要同時檢測其大抗沖擊性能及抗沖擊韌性。由于復合片自身的特點決定了其大抗沖擊能很大，需要的設備儀器要求很高，一般都只檢測復合片的抗沖擊韌性，也就是一種疲勞試驗，而疲勞試驗的明顯缺點就是容易產(chǎn)生誤差。因此抗沖擊性能檢測方法會向著大沖擊力，高性的方向發(fā)展。(4)殘余應力檢測。金剛石復合片內(nèi)部的殘余應力影響復合片的熱穩(wěn)定性及抗沖擊性能，而且主要以熱殘余應力為主，通過中子衍射法可以對復合片內(nèi)部的殘余應力進行表征紅33一川得到具體數(shù)值。國外新報道的對PDc殘余應力的檢測方法主要有應變片測試法、中子衍射法和帶高能同步加速器x射線衍射法瓦35」。上述的三種檢測方法均能有效地表征PDC的殘余應力且各有其特點，除了應變片測試法，后兩種方法的檢測設備極為昂貴、，難以在工作中采用。而應變片測試法只能得到單點的殘余應力，無法測得金剛石層熱殘余應力分布的完整曲線，有待于進一步改進。
結(jié)合PDC?鉆頭和牙輪鉆頭破巖優(yōu)勢的PDC—牙輪復合鉆頭，是目前針對復雜難鉆地層和復雜結(jié)構井鉆進的新型鉆頭[38-40]。一方面，牙輪對巖石的直接破碎和預破碎可以輔助破巖，起到降低PDC?齒的工作載荷、保護PDC?齒的作用；另外，相對PDC?齒而言，牙輪牙齒為鈍齒，當鉆頭鉆壓或地層發(fā)生變化導致PDC?齒吃入深度發(fā)生變化時，牙輪牙齒可吸收過大的鉆壓，對鉆頭起到緩沖的作用，使PDC?齒處于穩(wěn)定的吃入深度狀態(tài)，保持鉆頭穩(wěn)定鉆進。然而， 由固定切削結(jié)構和牙輪切削結(jié)構組合而成的復合鉆頭，其破巖既有固定切削結(jié)構上切削齒的刮切破巖又有牙輪的沖壓破巖，兩種破巖方式的聯(lián)合，使復合鉆頭的工作力學和工況更加復雜。由于復合鉆頭結(jié)構的特殊性，牙輪與固定刀翼之間存在很大的跨度， 從牙輪的沖壓破巖過渡到PDC?齒的刮切破巖過程中， 常常會帶來PDC?齒的損壞。特別是在定向鉆井中， 鉆頭側(cè)切井壁時，牙輪的沖壓壓入與PDC?齒的刮切侵入輪流作用于井壁，PDC?齒與牙輪之間的過渡不連續(xù)使PDC?齒更容易發(fā)生沖擊損壞，也影響了牙輪的使用壽命和安全性。定向鉆井中，鉆頭的牙輪軸承、外肩部及保徑損壞，是復合鉆頭的常見失效形式， 也是復合鉆頭的弱點之一。
因此，如何提高鉆頭的工作穩(wěn)定性（包括旋轉(zhuǎn)方向穩(wěn)定性和軸向穩(wěn)定性）是降低切削齒沖擊失效的直接途徑。
1.2 　新型復合鉆頭工作原理
基于上述鉆頭的工作特點和失效方式，本文提出了一種具有立緩沖結(jié)構的復合鉆頭，其結(jié)構原理如圖4?所示。新型復合鉆頭在常規(guī)復合鉆頭的牙輪切削結(jié)構和固定切削結(jié)構之間的空隙部位增設立緩沖刀翼，以降低兩切削結(jié)構之間的跨度，并增加鉆頭外部區(qū)域的圓度，多邊形效應得到緩解，對兩切削結(jié)構在切換過程中起到過渡的作用，進而減小撞擊對PDC?齒和牙輪的沖擊。同時，緩沖結(jié)構還可以提供更多的支撐點或區(qū)域，分擔過大的鉆壓，起到限制切削齒吃入深度的作用，進而防止鉆頭產(chǎn)生粘滑振動，對PDC?齒形成很好的緩沖保護。

圖4?　多邊形效應示意圖

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深圳市海明潤超硬材料股份有限公司,成立于2000年8月,國家高新技術企業(yè)。公司主導產(chǎn)品為石油天然氣鉆探用金剛石復合片、聚晶金剛石和聚晶金剛石噴砂噴嘴。經(jīng)營場地面積15000多平米。目前深圳公司具有年產(chǎn)各種規(guī)格石油天然氣鉆探用金剛石復合片、聚晶金剛石和聚晶金剛石噴砂噴嘴等超硬材料產(chǎn)品200萬件以上的生產(chǎn)能力。2008年在黑龍江建立了哈爾濱海明潤超硬材料有限公司全資子公司，占地4萬平米。目前已建成年產(chǎn)200萬片金剛石復合片生產(chǎn)線。

　　公司先后建立了績效管理體系、流程管理體系、財務預算管理、ERP系統(tǒng)管理及生產(chǎn)執(zhí)行信息化管理MES系統(tǒng)。公司通過的管理體系建設規(guī)范公司管理,產(chǎn)品質(zhì)量及服務質(zhì)量。在2010年被認定為“高新技術企業(yè)”。于2013年與世界四大石油技術服務企業(yè)之一的一家美國公司建立了“戰(zhàn)略合作伙伴”關系。


　　金剛石復合片海明潤創(chuàng)造了具有自主知識產(chǎn)權的核心技術，形成了具有自身特點的技術體系。公司擁有一支實力較強的研發(fā)隊伍，研發(fā)硬件和檢測分析手段已達到國際水平。


　　海明潤生產(chǎn)的金剛石復合片出口銷往美國、加拿大、俄羅斯、歐洲等國家和地區(qū)，并被國內(nèi)各大油田和大型鉆頭廠長期選用，以國內(nèi)的，高穩(wěn)定性，高性價比為主要特色而樹立了良好的海明潤品牌形象。

　　海明潤金剛石復合片始終把產(chǎn)品質(zhì)量看作生命線，在工作中遵循“勤懇做事、踏實做人，認真對待每一個細節(jié)”的企業(yè)精神。目前金剛石復合片公司已通過ISO9001:2008質(zhì)量管理體系、ISO14000:2004環(huán)境管理體系及OHSAS18001:2007職業(yè)健康安全管理體系認證。

金剛石復合片公司注重引進技術人才，研究目標始終對準國際水平，已獲得一批擁有立知識產(chǎn)權的專利技術，為公司長期可持續(xù)發(fā)展打下堅實基礎。目前已獲得7項發(fā)明專利和11項實用新型專利1項外觀專利，專利申請數(shù)量一直在快速增長。擁有的研發(fā)硬件實力，現(xiàn)有掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析儀(EDX)、X射線物相分(XRD)、定量金相顯微鏡、超聲波無損探傷檢測儀(C掃描)、抗沖擊測定儀、大型磨耗比檢測立式數(shù)控車床(VTL)等的檢測設備。金剛石復合片
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