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[发明专利]金刚石-金属基三维成型复合材料、丝材及其制备和在FDM打印中的应用-CN202210814014.1有效
发明人：张绍和;张谦;孔祥旺;何焘;苏舟;吴晶晶;吴冬宇;刘磊磊 -专利权人：中南大学
申请日： 2022-07-12 - 公布日： 2023-09-15 - 主分类号： B22F1/10 文献下载
摘要：本发明属于FDM打印技术领域，具体涉及一种金刚石‑金属基三维成型复合材料，包括基体粉末和专用粘结剂，所述的专用粘结剂包括50～70重量份的热塑性聚氨酯弹性体、12～18重量份的聚乙烯、8～12重量份的苯乙烯‑乙烯‑丁烯‑苯乙烯嵌段共聚物、5～10重量份的聚甲醛、3～5重量份的聚乙烯醇、1～3重量份的增塑剂、1～2重量份的分散剂；所述的基体粉末包括金刚石，还包括金属粉、金属碳化物中的至少一种。本发明还包括所述复合材料的丝材及其制备和在FDM打印中的应用。本发明中，所述的复合材料成分以及比例的联合，能够实现协同，能够有效解决基底粉末中金刚石掺入所致的FDM难于打印，容易断流和打印不均匀，打印效果不理想的问题。
金刚石金属三维成型复合材料及其制备 fdm 打印中的应用

[发明专利]一种双层结构的微型磨棒及其制备方法-CN202310197469.8在审
发明人：张绍和;王娅妮;孔祥旺;荣令龙;吴晶晶;吴冬宇;刘磊磊;孙平贺 -专利权人：中南大学
申请日： 2023-03-03 - 公布日： 2023-08-01 - 主分类号： B24D3/10 文献下载
摘要：本发明一种双层结构的微型磨棒及其制备方法，所述微型磨棒分为外部工作层和内部非工作层，其中外部工作层将棒状的内部非工作层包裹；所述外部工作层由金属结合剂A与磨粒组成，所述磨粒选自金刚石颗粒或CBN颗粒；所述内部非工作层为金属结合剂B。本发明的微型磨棒结构可以提高金刚石或CBN颗粒的利用率，减少原料浪费，降低生产成本，此外，还可在该磨棒上设置散热孔和散热槽，降低磨棒加工温度，延长使用寿命，同时采用FDM双丝3D打印技术实现双层结构的微型金刚石或CBN磨棒制造，充分提高磨粒利用率，提高生产速率，具备产业化潜力，在材料加工领域具有广阔的应用前景。
一种双层结构微型及其制备方法

[发明专利]一种喷射式反循环钻头及其3D打印制作方法-CN202310400137.5在审
发明人：吴冬宇;刘玉杰;张绍和;张鑫鑫;孔祥旺 -专利权人：中南大学
申请日： 2023-04-14 - 公布日： 2023-07-11 - 主分类号： E21B4/14 文献下载
摘要：本发明公开了一种喷射式反循环钻头及其3D打印制作方法，喷射式反循环钻头包括反循环钻头基体和环设在反循环钻头基体上的若干抗冲蚀性强的拉瓦尔结构喷嘴。拉瓦尔结构喷嘴由合金粉末和金刚石微粉组成，利用FDM3D打印技术一体成型，并经脱脂、烧结、装配并焊接到反循环钻头基体上用以实现将引射的高速气流加速至超音速并强化钻头的反循环抽吸效果。本发明利用FDM3D打印技术实现了喷射式反循环钻头的制造，降低了其成型难度和生产成本。制造的喷射式反循环钻头具有反循环效果强，孔底岩屑清除效率高，钻头使用寿命长等优点。
一种喷射式循环钻头及其打印制作方法

[发明专利]一种梯度结构立方氮化硼复合片及其制备方法-CN202310039086.8在审
发明人：张绍和;李俞露;孔祥旺;荣令龙;赵东鹏;李锦程;高华;吴冬宇;吴晶晶;刘磊磊;孙平贺;方海江 -专利权人：中南大学;河南四方达超硬材料股份有限公司
申请日： 2023-01-11 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： B32B9/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种梯度结构立方氮化硼复合片及其制备方法，所述梯度结构立方氮化硼复合片，由下至上，由硬质合金衬底、梯度过渡层、CBN层组成，所述梯度过渡层由N层渐变层组成，所述N为4～18，从下至上依次为第1层渐变层、第2层渐变层，依次类推至第N层渐变层，渐变层中任意一层均由CBN与硬质合金组成，其中第N层中的硬质合金的体积分数比第N‑1层中的硬质合金的体积分数少5～30％，第N层中的CBN的体积分数比第N‑1层中的CBN的体积分数多5～30％。本发明通过设置4～18层渐变层的梯度过渡层，使过渡层的热膨胀系数介于CBN与硬质合金之间，能够缩小两种材料间热膨胀系数的差异，从而降低复合片内部的残余应力，大幅提升其使用性能。
一种梯度结构立方氮化复合及其制备方法

[发明专利]一种具有涟漪波状梯度层的聚晶金刚石复合片及其制备方法-CN202310126026.X在审
发明人：张绍和;荣令龙;孔祥旺;赵东鹏;李锦程;高华;吴晶晶;方海江;张昊旸 -专利权人：中南大学;河南四方达超硬材料股份有限公司
申请日： 2023-02-17 - 公布日： 2023-06-06 - 主分类号： B32B9/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种具有涟漪波状梯度层的聚晶金刚石复合片及其制备方法。所述聚晶金刚石复合片由下至上，由硬质合金衬底、多层结构的涟漪波状梯度层、聚晶金刚石层组成，所述涟漪波状梯度层中，聚晶金刚石的含量由下至上依次递增，硬质合金的含量由下至上依次递减；所述涟漪波状梯度层中，涟漪波状结构的振幅为0.2～0.6mm，波长为1～2mm，顶层中上下波纹间距由波峰至波谷设置(t/2～t)mm～tmm的渐变，其余各层上下波纹间距均为tmm，其中t为0.05～0.4。本发明由传统聚晶金刚石复合片的上下两层结构变为具有涟漪波状梯度层的多层结构，解决了聚晶金刚石复合片界面结合强度低和内部残余应力大的问题。
一种具有涟漪波状梯度金刚石复合及其制备方法

[发明专利]一种含线型冷却流道的砂轮及其双丝3D打印制备方法-CN202310357830.9在审
发明人：张绍和;孔祥旺;张谦;荣令龙;王娅妮;吴冬宇;张昊旸 -专利权人：中南大学
申请日： 2023-04-06 - 公布日： 2023-05-26 - 主分类号： B24D7/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种含线型冷却流道的砂轮及其双丝3D打印制备方法，所述砂轮由工作层和金属基体组成，所述工作层的表面周向均布若干线型冷却流道，所述线型冷却流道的宽度为1～5mm，任意相邻两个线型冷却流道的间距为1～10mm；所述工作层由合金胎体与磨粒组成，所述磨粒选自金刚石颗粒或CBN颗粒。本发明采用双丝3D打印技术，精确打印出所设计的微小型的线型冷却流道，保证线型冷却流道金刚石或CBN砂轮中粉料分布的均匀性，线型冷却流道不仅可以提高排屑效率，还能截断砂轮工作时的热传递路线以减少对金刚石产生的热损伤，改善工作层和工件界面的温度场，提高砂轮的使用寿命及加工工件表面的加工质量。
一种线型冷却砂轮及其打印制备方法

[发明专利]一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片及其制备方法-CN202210183957.9有效
发明人：张绍和;王娅妮;何焘;孔祥旺;苏舟;吴晶晶;吴冬宇;刘磊磊 -专利权人：中南大学
申请日： 2022-02-28 - 公布日： 2023-05-12 - 主分类号： B22F5/00 文献下载
摘要：本发明一种功能梯度结构的聚晶金刚石复合片及其制备方法，所述聚晶金刚石复合片由下至上分为硬质合金基体，PCD/硬质合金复合梯度层，聚晶金刚石层，所述PCD/硬质合金复合梯度层中，PCD的含量由下至上依次递增，硬质合金的含量由下至上依次递减。本发明采用浆料直写3D打印法制作功能梯度结构聚晶金刚石复合片，本发明中聚晶金刚石复合片存在中间过渡层，缓减了金刚石与硬质合金之间的粘接性差的情况，改善了界面间的结合强度。采用浆料直写3D打印制备方法可以实现功能梯度结构聚晶金刚石复合片的流水线生产，提高生产效率；并可以根据生产实际调整梯度层的层数及粉末质量比，完成功能梯度结构聚晶金刚石复合片的个性化生产。
一种功能梯度结构金刚石复合及其制备方法

[发明专利]一种多层环状夹芯式孕镶金刚石钻头及其制备方法-CN202310050024.7在审
发明人：张绍和;高文锐;吴晶晶;张鑫鑫;曹函;肖婷;曾兰;孔祥旺;荣令龙 -专利权人：中南大学;湖南工业大学
申请日： 2023-02-01 - 公布日： 2023-05-05 - 主分类号： E21B10/46 文献下载
摘要：本发明公开了一种多层环状夹芯式孕镶金刚石钻头及其制备方法，所述多层环状夹芯式孕镶金刚石钻头包含多层结构的环状夹芯式工作层，所述环状夹芯式工作层沿环状夹芯式工作层由耐磨层与弱化层交替组成，所述制备方法为，将耐磨层丝状料与弱化层丝状料共同进行3D打印获得环状夹芯式工作层生坯，将生坯脱脂获得脱脂环状夹芯式工作层生坯，将脱脂环状夹芯式工作层生坯、非工作层、钻头刚体组装后进行烧结，即得。本发明金刚石钻头在钻进过程中，弱化层超前磨损使工作层出现凹槽，工作面自动形成多组刀刃状形貌，钻进效率高；且钻头采用熔丝制造工艺，满足耐磨层和弱化层超薄化、高精度化的需求，还节省制造时间，实现了制造方面的高效率和低成本。
一种多层环状夹芯式孕镶金刚石钻头及其制备方法

[发明专利]一种含激光3D打印法涂覆金刚石层的潜孔钻头及其制备方法-CN202011320500.5有效
发明人：郭军;孔祥旺;何红生;刘磊磊;杜江;张绍和;肖金成;蔡宁波;巩书华;李岩 -专利权人：湖南省煤炭地质勘查院;中南大学
申请日： 2020-11-23 - 公布日： 2022-06-21 - 主分类号： B22F7/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种含激光3D打印法涂覆金刚石层的潜孔钻头及其制备方法，所述潜孔钻头包括钻头库体、安装于钻头库体工作面凹槽内的球齿、孕镶金刚石层；所述孕镶金刚石层设置于钻头库体工作面的表面；所述孕镶金刚石层包由CoCrWMo合金基体以及分散于CoCrWMo合金基体中的金刚石组成，所述孕镶金刚石层通过激光3D打印法设置于钻头库体工作面的表面。本发明在钻头库体工作面的表面设置一层孕镶金刚石层，所述孕镶金刚石层与钻头库体的结合性能好，可以大幅提高钻头库体工作面的耐磨损性能，从而避免球齿脱落，保证钻头工作过程中库体的磨损与硬质合金球齿的磨损实现同步，进而提高钻头使用寿命和提高钻头钻进效率。
一种激光打印法涂覆金刚石钻头及其制备方法

[发明专利]一种混凝土输送泵用孕镶金刚石切割环及其制备方法-CN202011360664.0有效
发明人： 孔祥旺;张绍和;刘磊磊;何焘 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-11-27 - 公布日： 2022-05-20 - 主分类号： B22F10/25 文献下载
摘要：本发明公开了一种混凝土输送泵用孕镶金刚石切割环及其制备方法，所述孕镶金刚石切割环包括切割环基体，以及镶嵌于切割环基体凹槽内的孕镶金刚石耐磨体，所述孕镶金刚石耐磨体由FeCoCu合金基体以及分散于FeCoCu合金基体中的金刚石组成，所述孕镶金刚石耐磨体中，金刚石的体积分数为10～40％。本发明的制备方法采用熔融沉积3D打印成型‑粉末冶金烧结法制作孕镶金刚石耐磨体，将孕镶金刚石耐磨体镶嵌在切割环基体的环形凹槽中即得。本发明中孕镶金刚石切割环耐磨性能高，切割环寿命长。在与眼镜板成为摩擦副后，不仅能降低相互的磨损，反而能自动修复眼镜板在磨粒磨损中形成的划痕，保证眼镜板表面的光洁度，从而延长眼镜板与切割环的使用寿命。
一种混凝土输送泵用孕镶金刚石切割及其制备方法

[发明专利]一种孕镶金刚石切割环及其制备方法和应用-CN202011360673.X有效
发明人：何焘;蔡宁波;刘磊磊;张绍和;王文彬;肖金成;郭军;孔祥旺 -专利权人：中南大学;湖南省煤炭地质勘查院
申请日： 2020-11-27 - 公布日： 2022-02-15 - 主分类号： B22F10/28 文献下载
摘要：本发明公开了一种孕镶金刚石切割环及其制备方法和应用，所述孕镶金刚石切割环包括切割环基体，以及镶嵌于切割环基体凹槽内的孕镶金刚石耐磨体，所述孕镶金刚石耐磨体由CoCrW合金基体以及分散于CoCrW合金基体中的金刚石组成，所述孕镶金刚石耐磨体中，金刚石的体积分数为8～25％。本发明的制备方法采用激光3D打印快速成型制作孕镶金刚石耐磨体，将孕镶金刚石耐磨体镶嵌在切割环基体的环形凹槽中即得。本发明中孕镶金刚石切割环耐磨性能高，切割环寿命长。在与眼镜板成为摩擦副后，不仅能降低相互的磨损，反而能自动修复眼镜板在磨粒磨损中形成的划痕，保证眼镜板表面的光洁度，从而延长眼镜板与切割环的使用寿命。
一种镶金刚石切割及其制备方法应用

[实用新型]岩石表面压入与刻划强度一体测定仪-CN202120554310.3有效
发明人：张绍和;韩毅;刘磊磊;张鑫鑫;吴冬宇;白锐;何焘;孔祥旺;蒋青光 -专利权人：中南大学
申请日： 2021-03-17 - 公布日： 2021-10-19 - 主分类号： G01N3/42 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种岩石表面压入与刻划强度一体测定仪，旨在模拟金刚石钻头的碎岩过程，并测量岩石表面压入强度及岩石刻划强度。该测定仪,包括底座、夹具、金刚石压头、第一线性驱动组件、第二线性驱动组件以及压力测定组件；其中，夹具用于固定岩石，并水平滑动设置于所述底座上，金刚石压头设置于所述夹具的上方，用于对所述岩石的上表面施加垂直载荷，第一线性驱动组件设置于所述底座上，用于带动所述金刚石压头压入所述岩石中，第二线性驱动组件设置于所述底座上，用于带动所述夹具连同所述岩石相对所述金刚石压头水平运动，以对所述岩石施加横向载荷，压力测定组件用于测量所述岩石所受的横向荷载压力和垂直载荷压力。
岩石表面刻划强度一体测定

[实用新型]一种切割环及混凝土泵送设备-CN202022822413.1有效
发明人：蔡宁波;孔祥旺;何红生;张绍和;巩书华;刘磊磊;杜江;王文彬;郭军 -专利权人：湖南省煤炭地质勘查院;中南大学
申请日： 2020-11-30 - 公布日： 2021-07-06 - 主分类号： F04B53/00 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种切割环及混凝土泵送设备，包括环基体，所述环基体顶部的切割面上设有凹槽，所述凹槽中镶嵌安装有耐磨环，所述环基体的底端设有螺钉，所述螺钉贯穿所述环基体后与耐磨环螺接；所述环基体的外侧壁上设有外堆焊层，所述环基体的内侧壁上设有内堆焊层，所述外堆焊层、内堆焊层、耐磨环的顶端面与所述切割面平齐。该切割环利用螺钉保证环基体与耐磨环连接的可靠性，使直接承受工作冲击的耐磨环更加不易脱落，外堆焊层、内堆焊层和耐磨环的顶端面与切割面平齐，可以保证切割环使用过程中切割面磨损均匀，增加磨损周期，从而延长切割环的使用寿命。
一种切割混凝土泵设备

[实用新型]一种带合金齿的潜孔钻头-CN202022735856.7有效
发明人：蔡宁波;孔祥旺;张绍和;何红生;刘磊磊;肖金成;郭军;高远;王克营;李岩 -专利权人：湖南省煤炭地质勘查院;中南大学
申请日： 2020-11-23 - 公布日： 2021-06-25 - 主分类号： E21B10/42 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种带合金齿的潜孔钻头，包括钻头部、钻柄部和合金齿，所述合金齿设置在所述钻头部的工作端面上，所述钻头部的尾端设有沉孔，所述钻柄部的前端匹配安装在所述沉孔中，销从所述钻头部装入匹配穿在所述钻头部和钻柄部上。本申请当钻头的钻头部发生损坏或者磨损严重的情况时，无需对整个钻头进行更换，只需更换对应的钻头部即可，大大减少了使用成本。
一种合金钻头

[实用新型]一种硬质合金潜孔钻头-CN202022735980.3有效
发明人：王文彬;孔祥旺;何红生;张绍和;郭军;肖金成;刘磊磊;高远;王克营;李岩 -专利权人：湖南省煤炭地质勘查院;中南大学
申请日： 2020-11-23 - 公布日： 2021-06-25 - 主分类号： E21B10/42 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种硬质合金潜孔钻头，包括钻头部、钻柄部、硬质合金齿和锁定销，所述钻头部的尾端设有螺纹沉孔，所述钻头部前端的工作面上设有与所述螺纹沉孔连通的安装孔，所述安装孔为前端小尾端大的圆锥孔，所述硬质合金齿匹配安装在所述安装孔中，所述钻柄部匹配插入所述螺纹沉孔中并紧压所述硬质合金齿，所述锁定销从所述钻头部装入穿在所述钻头部和钻柄部上。当钻头的硬质合金齿发生损坏或者磨损严重的情况时，无需对整个钻头进行更换，只需更换对应的硬质合金齿即可，大大减少了生产成本。
一种硬质合金钻头

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