油田钻探用金刚石复合片热残余应力分析

徐　根 陈　枫 肖建清 徐国平

中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙　410083;2.中南大学现代分析测试中心，湖南长沙　410083;3.金瑞新材料科技 股份有限公司，湖南长沙　410012

目前国内外PDC钻头所使用的金刚石复合片有80%的非正常失效断裂是由其残余应力和界面结构问题引起的，热残余应力是造成金刚石复合片非正常失效的主要因素。根据金刚石复合片制造过程中的热力学工艺条件，对其平面界面热残余应力进行了详尽的数值计算和分析，对其热残余应力的分布规律和温度变化引起的变形规律进行了深入研究。研究结果表明，界面残余应力形态及其与金刚石复合片断裂失效存在内在关联，聚晶金刚石层厚度与残余应力及变形之间也密切相关。据此，提出了有效降低界面残余应力的措施。