不同界面形态聚晶金刚石复合片热残余应力分析

徐根¹，陈枫²，徐国平³，肖建清¹

1. 中南大学资源与安全工程学院2. 中南大学现代分析测试中心3. 金瑞新材料科技股份有限公司

摘 要：聚晶金刚石复合片(Polycrystalline Diamond Compact,简称PDC)钻头因具有极高的耐磨性、抗冲击韧性以及锐利的切削刃,在地质和石油钻探中受到了广泛的应用。但目前国内外油田钻探中所使用的复合片有80%的非正常失效断裂是由于PDC的残余应力致裂及界面结构问题引起的,热残余应力是造成PDC非正常失效的主要因素。文章根据PDC制造过程中的热力学工艺条件,对平面界面及其他几种典型不规则界面的PDC热残余应力作详尽的数值计算和分析比较,对PDC热残余应力的分布规律作深入研究。研究结果表明,界面形态与热残余应力的大小及其分布规律密切相关,不同界面形态热残余应力大小和分布均不相同,并提出了优化PDC界面结构、有效降低界面残余应力的措施。这对提高PDC生产合格率及使用寿命具有重要意义。

关键词：聚晶金刚石复合片;残余应力;界面;有限元;