刘 冀

（中化地质矿山总局湖南地质勘查院，湖南长沙410100）

0 引言

传统的热压金刚石钻头胎体是WC基胎体，胎体材料主要包含WC、Co、Ni等金属材料。但是目前这几种材料价格上涨，导致金刚石钻头成本显著增加。并且传统金刚石钻头胎体成分基本上采用单质金属粉末，预合金粉与单质金属粉相比有很多的优点，例如热压温度较低，烧结压力较低等，所以得到广大从事金刚石工具研究人员的重视［1-5］。因此，本文对铁基金刚石钻头进行了研究，以铁基预合金粉替代碳化钨粉作为金刚石钻头的胎体材料，研究铁预合金粉、Cu、Ni、Co各成分对铁基胎体力学性能的影响，为铁基胎体的配方提供理论依据与实验基础［6-7］。

1 实验

1.1 配方设计

选用铁预合金粉末作为金刚石钻头胎体材料，铁基胎体配方包括4种材料，分别是铁预合金粉和适量纯铜粉，同时添加了适量纯镍和纯钴。Ni主要用来提高胎体强度和耐磨性。Co在钻头胎体中是不可缺少的粘结相，易烧结，使颗粒相互靠拢，可促进胎体的收缩致密化过程［8-11］。

金刚石浓度的选择与所钻岩层关系密切，谢德龙［12］指出，中强研磨性岩层金刚石浓度15%～30%，且在前期研究的基础上确定金刚石浓度设计为20%［13］（100%制，粒度为40/45）。通过调整铁基预合金粉、Cu以及Ni、Co之间的质量配比来研究胎体性能。铁预合金粉配方采用两阶段设计过程：第一阶段只包含铁预合金粉和适量纯铜粉，以铁基预合金粉F1为变量，其他成分含量不变设计了4组配方；第二阶段除铁预合金粉，还添加了适量Ni和Co，以Ni、Co为变量，其他成分含量不变设计了5组配方。……