低动能冲击下聚晶金刚石压块冲击磨损的动力学响应和损伤行为

低动能冲击下聚晶金刚石压块冲击磨损的动力学响应和损伤行为

        聚晶金刚石复合片（PDC）刀具是页岩气钻井的主要承载部件，其性能直接影响着页岩气的开采效率。由于页岩气开采的复杂地质条件，岩石与切割器之间的动态冲击是切割器失效的主要原因之一。研究冲击磨损行为和损伤机制对于设计性能优异的PDC结构和提高其在工程应用中的有效性至关重要。Guo等人研究了PDC在低动能冲击下的动力学响应和损伤行为，以解释PDC冲击磨损的特征和机制。结果表明，由于界面状态的变化，冲击力随冲击而波动。由于PDC的弹塑性特性，87%的动能用于塑性变形和断裂。其次，接触时间和动能吸收率只与撞击质量有关。接触时间与质量呈正相关，而动能吸收率则相反。此外，金刚石断裂的动能积累仅为0.059J。在冲击磨损过程中，发现钴催化和应力效应共同诱导石墨化和碳杂化。结果表明，PDC在低动能冲击下的冲击磨损机制是一种由穿晶断裂和沿晶断裂相结合的脆性断裂。该工作为设计抗冲击磨损PDC结构和提高页岩气开采效率提供了可参考的基础研究数据。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622324003853