鉆探用金剛石
發布日期：2014-6-6 9:03:09 信息來源：永廣礦山機械
金剛石是迄今為止人類發現的***堅硬的研磨切削材料，它在機械、采礦、冶金、光學儀器、電子等工業部門得到廣泛的應用。地質鉆探用金剛石約占世界工業金剛石用量的五分之一。
1. 鉆探用金剛石的分類
鉆探用金剛石按成因分為天然的、人造的兩大類。
人造金剛石包括單晶、聚晶和金剛石復合片等品種。其中，單晶是我國制造人造金剛石鉆頭的主要原料；聚晶是由細小的金剛石顆粒在粘合劑參與下，燒結成較大顆粒的多晶金剛石；金剛石復合片（國外稱為PDC）是由一薄層金剛石多晶層加一層較厚的硬質合金層復合而成。
2.天然金剛石的特性
金剛石為碳的結晶體，晶體結構為正四面體，碳原子之間以共價鍵相連，結構非常穩定。典型的晶形有立方體、八面體和十二面體等。金剛石是世界上***硬、抗壓強度***大、抗磨損能力***強的材料，因此它是作為鉆頭切削刃***理想的材料。
但是，金剛石作為鉆頭切削具也存在著較大的弱點：① 它的脆性較大，遇到沖擊載荷會出現碎裂；② 熱穩定性較差，在高溫下遇氧便氧化并被轉化為石墨，稱為"石墨化"。因此，在金剛石工具的制造過程中，須隔氧，避免長時間受高溫；在使用中，須避免承受沖擊載荷并及時冷卻切削刃。
3. 與鉆探有關的金剛石物理力學性質
(1) 硬度 硬度是金剛石***重要的性能之一。金剛石的硬度極高，莫氏硬度為10級，研磨硬度是剛玉的150倍，是石英的1000倍。
(2) 強度 金剛石具有極大的抗靜壓強度。天然金剛石的抗壓強度大約8600MPa，約為剛玉的3.5倍，硬質合金的1.5倍，鋼的9倍。用于鉆探的人造金剛石一般要求強度達2 500MPa以上。
(3) 耐磨性 金剛石的彈性模量極大（8800MPa），在空氣中與金屬的摩擦系數小于0.1，所以具有極高的耐磨性，是剛玉的90倍，硬質合金的40～200倍，鋼的2000～5000倍。用于鉆探的人造金剛石聚晶體一般要求與中硬碳化硅砂輪的磨耗比在1∶30000以上。
(4) 熱性能金剛石是熱的良導體，它散熱比硬質合金刃具快。金剛石的線膨脹系數很低，僅為硬質合金的1/4～1/5，鋼的1/8～1/10，但隨溫度的升高而增長較快，這對金剛石鉆頭的包鑲和使用產生不利影響。金剛石容易受到熱損傷，雖然溫度尚低于其燃燒溫度，但金剛石的強度、耐磨性已受到嚴重影響。所以鉆進中必須充分冷卻，防止發生金剛石鉆頭燒鉆事故。
