A graphene reinforced pre-alloyed matrix diamond composite material and its preparation method belong to the field of materials science. The diamond composite material is composed of pre-alloyed matrix powder, graphene oxide and diamond abrasive particles. The pre-alloyed matrix powder is composed of Fe-Ni pre-alloyed powder, Mn-Mn powder and WC tungsten carbide powder with a mass ratio of 13:1:6. The sintering temperature of impregnated diamond material sintered by metal powder decreases significantly, which effectively avoids the thermal damage of diamond in sintering process and improves the sharpness of diamond tools. Graphene oxide was adsorbed on the surface of Fe-Ni pre-alloyed powder by electrostatic self-assembly method, and then mixed evenly with manganese powder, tungsten carbide powder and diamond abrasive particles. Graphene oxide was reduced to graphene during hot pressing sintering. Adding graphene to the pre-alloyed matrix powder can significantly improve the compactness, hardness, oxidation resistance and friction properties of the matrix material.
【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯增强预合金基金刚石复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种孕镶金刚石复合材料及其制备方法,具体涉及一种石墨烯增强预合金基金刚石复合材料及其制备方法,属于材料学领域。
技术介绍
孕镶金刚石钻头是孕镶金刚石复合材料的一种典型应用。它主要是通过多而小的硬质点(金刚石)对岩层进行磨削,被广泛用于坚硬、致密、研磨性较强的地层钻进。孕镶金刚石复合材料主要由胎体材料和金刚石组成,其性能决定着钻头的钻进效率和使用寿命。传统孕镶金刚石复合材料的胎体体系主要包括碳化钨基胎体、铁基胎体和低碳化钨—低粘型胎体三大类。由于其胎体中粘结剂为单质金属粉末和非金属粉末的混合物,烧结温度较高(如铁基钻头烧结温度通常为1100℃~1300℃),金刚石会发生不同程度的石墨化,降低了金刚石复合材料的磨削性能。此外,在烧结过程中还极易发生组分偏析,烧结不充分的现象,导致综合力学性能较差,使得现有钻头存在钻进效率低、使用寿命短等问题。
技术实现思路
传统孕镶金刚石复合材料的胎体因存在综合力学性能差、金刚石在高烧结温度下发生热损伤等缺点,使得现有钻头存在钻进效率低、使用寿命短等问题,本专利技术的目的是提供一种石墨烯增强预合金基金刚石复合材料及其制备方法。为实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:一种石墨烯增强预合金基金刚石复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将十六烷基三甲基溴化铵加入到蒸馏水中,超声分散,使十六烷基三甲基溴化铵溶解完全,得到十六烷基三甲基溴化铵水溶液;向十六烷基三甲基溴化铵水溶液中加入铁镍预合金粉,搅拌,使铁镍预合金粉与十六烷基三甲基溴化铵接触完全,得到十六烷基 ...
【技术保护点】
1.一种石墨烯增强预合金基金刚石复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将十六烷基三甲基溴化铵加入到蒸馏水中,超声分散,使十六烷基三甲基溴化铵溶解完全,得到十六烷基三甲基溴化铵水溶液;向十六烷基三甲基溴化铵水溶液中加入铁镍预合金粉,搅拌,使铁镍预合金粉与十六烷基三甲基溴化铵接触完全,得到十六烷基三甲基溴化铵修饰的铁镍预合金粉,用蒸馏水对十六烷基三甲基溴化铵修饰的铁镍预合金粉进行漂洗,漂洗后将其加入蒸馏水中并搅拌,得到十六烷基三甲基溴化铵修饰的铁镍预合金粉水分散液;(2)称取质量为铁镍预合金粉质量0.01%~1%的氧化石墨烯,将其加入蒸馏水中,超声分散,实现氧化石墨烯的解团聚和在蒸馏水中的均匀分散,得到氧化石墨烯的水分散液;(3)将步骤(2)中所述的氧化石墨烯的水分散液逐滴缓慢加入到步骤(1)中正在搅拌的十六烷基三甲基溴化铵修饰的铁镍预合金粉水分散液,在静电作用下,氧化石墨烯与十六烷基三甲基溴化铵修饰的铁镍预合金粉结合,氧化石墨烯分散在铁镍预合金粉中,搅拌,真空抽滤,真空干燥后获得氧化石墨烯/铁镍预合金粉复合粉末;(4)称取Mn锰粉和WC碳化钨粉,Mn锰粉、WC碳化钨粉和铁镍 ...
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯增强预合金基金刚石复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)将十六烷基三甲基溴化铵加入到蒸馏水中,超声分散,使十六烷基三甲基溴化铵溶解完全,得到十六烷基三甲基溴化铵水溶液;向十六烷基三甲基溴化铵水溶液中加入铁镍预合金粉,搅拌,使铁镍预合金粉与十六烷基三甲基溴化铵接触完全,得到十六烷基三甲基溴化铵修饰的铁镍预合金粉,用蒸馏水对十六烷基三甲基溴化铵修饰的铁镍预合金粉进行漂洗,漂洗后将其加入蒸馏水中并搅拌,得到十六烷基三甲基溴化铵修饰的铁镍预合金粉水分散液;(2)称取质量为铁镍预合金粉质量0.01%~1%的氧化石墨烯,将其加入蒸馏水中,超声分散,实现氧化石墨烯的解团聚和在蒸馏水中的均匀分散,得到氧化石墨烯的水分散液;(3)将步骤(2)中所述的氧化石墨烯的水分散液逐滴缓慢加入到步骤(1)中正在搅拌的十六烷基三甲基溴化铵修饰的铁镍预合金粉水分散液,在静电作用下,氧化石墨烯与十六烷基三甲基溴化铵修饰的铁镍预合金粉结合,氧化石墨烯分散在铁镍预合金粉中,搅拌,真空抽滤,真空干燥后获得氧化石墨烯/铁镍预合金粉复合粉末;(4)称取Mn锰粉和WC碳化钨粉,Mn锰粉、WC碳化钨粉和铁镍预合金粉的质量比为1:6:13,将称取的Mn锰粉、WC碳化钨粉和步骤(3)中的氧化石墨烯/铁镍预合金粉复合粉末放入不锈钢磨罐中,再加入不锈钢研磨球,球料比为4:1,球磨介质为无水乙醇,球磨时间2h~4h,转速300r/min,之后进行真空干燥,获得氧化石墨烯/预合金基胎体粉末;(5)将步骤(4)中获得的氧化石墨烯/预合金基胎体粉末与金刚石磨粒按体积百分比为氧化石...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘宝昌,戴文昊,张帅,李思奇,朱月,陈朝然,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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