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Sialon陶瓷泥浆泵缸套的研制

作　者: 马光大
导　师: 刘宝林
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 地质工程
关键词: 钻井泥浆泵 Sialon陶瓷陶瓷缸套
分类号: TQ174.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 47次
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内容摘要

油田钻井工作台的主要设备之一是钻井泥浆泵，而缸套又是泥浆泵中最脆弱的部分，是泥浆泵最重要的磨损部件。Sialon陶瓷材料具有很高的硬度、强度以及耐磨性，在钻井泥浆泵缸套的制造业中越来越被重视。本文重点是通过研究Sialon陶瓷材料的优良特性来提高泥浆泵缸套的使用寿命。在大量阅读文献，分析材料的磨擦磨损特性后，初步提出Sialon陶瓷材料的配方，通过磨粒磨损等实验进一步优化配方，然后进行缸套的结构设计与机械加工，得到了能够使用的Sialon陶瓷泥浆泵缸套，最后进行了室内模拟实验。论文主要进行了以下几个方面的研究：（1）论文对Sialon陶瓷材料的特性、分类进行了比较全面的综述，并且总结了Sialon陶瓷材料的制备方法和在实际生产中的应用情况。同时论文还对泥浆泵缸套的发展和现状也做了比较全面的介绍，并且分析了泥浆泵缸套的失效原因。认为Sialon陶瓷材料比金属更适合作为泥浆泵缸套的材料，是以后发展的方向。（2）论文选用Si粉、Al粉、Al2O3粉为原料，并在配方中加入了SiC粉以增强材料的韧性。在1550℃下对所选原料进行无压氮化烧结，制备了Sialon陶瓷试样和泥浆泵缸套内衬，并对烧结出的样品进行了磨粒磨损、抗弯强度、抗压强度、显微硬度、X射线衍射及电子扫描显微镜（SEM）等一系列实验测试。（3）论文详细介绍了制作Sialon陶瓷缸套的工艺方法及具体步骤，并且进行了Sialon陶瓷泥浆泵缸套的室内模拟实验，验证了Sialon陶瓷制备泥浆泵缸套的可行性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-25
  1.1 课题背景及研究的意义  9
  1.2 Sialon 陶瓷材料的简介  9-14
    1.2.1 Sialon 陶瓷材料的发展现状  9-11
    1.2.2 Sialon 的分类和特性  11-12
    1.2.3 Sialon 材料的制备方法  12-14
    1.2.4 Sialon 材料的应用  14
  1.3 钻井泥浆泵的发展历史和现状  14-20
    1.3.1 钻井泥浆泵的发展现状  14-18
    1.3.2 钻探用泵的分类  18-20
  1.4 泥浆泵缸套的发展历史和现状  20-23
    1.4.1 泥浆泵缸套的发展现状  20
    1.4.2 泥浆泵缸套的分类  20-23
  1.5 研究内容及主要技术问题  23-25
    1.5.1 研究内容  23-24
    1.5.2 课题要解决的主要问题  24-25
第2章 Sialon 材料的制备与性能测试  25-54
  2.1 实验原料的选取及 Sialon 材料的制备原理  25-28
    2.1.1 原料选取  25-26
    2.1.2 Sialon 的反应机理及所用的主要设备  26-27
    2.1.3 工艺路线  27-28
  2.2 X 射线衍射实验  28-32
    2.2.1 测试方法  28-29
    2.2.2 结果分析  29-32
  2.3 试样的磨粒磨损实验  32-37
    2.3.1 测试方法  32-37
    2.3.2 结果分析  37
  2.4 试样的体积密度、显气孔率实验  37-40
    2.4.1 测试方法  37-39
    2.4.2 结果分析  39-40
  2.5 抗弯强度实验  40-44
    2.5.1 测试方法  41-43
    2.5.2 结果分析  43-44
  2.6 抗压强度实验  44-46
    2.6.1 测试方法  44-45
    2.6.2 结果分析  45-46
  2.7 显微硬度实验  46-48
    2.7.1 测试方法  46-47
    2.7.2 结果分析  47-48
  2.8 扫描电子显微镜实验  48-52
    2.8.1 测试方法  49-51
    2.8.2 结果分析  51-52
  2.9 本章小结  52-54
第3章 Sialon 陶瓷泥浆泵缸套的研制  54-70
  3.1 缸套对材料性能上的要求  54-60
    3.1.1 缸套在实际工作状态下的受力分析  54-58
    3.1.2 缸套的失效原因分析  58-60
  3.2 Sialon 缸套的结构设计  60-62
    3.2.1 Sialon 陶瓷缸套的结构设计  60-61
    3.2.2 Sialon 陶瓷缸套的受力分析  61-62
  3.3 Sialon 陶瓷缸套的制作加工工艺  62-69
    3.3.1 缸套的制作工艺  62-68
    3.3.2 缸套的后期加工工艺  68-69
  3.4 本章小结  69-70
第4章陶瓷缸套的实验  70-74
  4.0 实验目的  70
  4.1 Sialon 陶瓷缸套运行实验方法  70-72
  4.2 Sialon 陶瓷缸套运行实验结果  72-73
  4.3 本章小结  73-74
第5章结论及展望  74-75
  5.1 结论  74
  5.2 展望  74-75
致谢  75-77
参考文献  77-80

Sialon陶瓷泥浆泵缸套的研制

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