自20世纪70年代初，美国GE公司成功制造聚晶金刚石复合体以来，引起了世界各国的广泛关注，掀起了世界范围内PCD(Polycrystalline Diamond)和PDC(Polycrystalline DiamondCompax)复合材料的研究热潮。二十多年以来已研制生产出Statapax(美)、Syndite(英)、DA-400(日本)等一批优良的PDC。PDC材料在石油地质勘探、机械加工领域中有着广泛的应用，特别是在难加工材料(如钛合金、陶瓷、复合材料等)加工领域展示了无限的发展前景。PDC钻头就是用人造聚晶金刚石切削块嵌于钻头胎体而成的一种新型切削型钻头，它以锋利和高耐磨性极大地提高工作效率和降低成本，逐渐取代石油钻井领域中的牙轮钻头，成为一种新型的钻探工具。　　 在PDC钻头中，聚晶金刚石(PCD)是切削元件，而胎体对聚晶金刚石(PCD)能否充分、有效地发挥作用起决定性的作用，其作用主要有两个：一是牢固地包镶切削元件，二是与切削元件进行匹配磨损，以保证足够的切削刃。制品在质量上很大程度上取决于其胎体的性能，而胎体的性能又是由胎体材料决定。　　 冲蚀磨损是指材料受到小而松散的流动粒子冲击，材料表面出现破坏的一种磨损现象，流动粒子可以是固体、液滴或气泡，在流动介质的拖动或牵引下冲击材料表面，故对靶材施加的是随时间变化的冲击力。钻井液大多具有腐蚀性，目前国内在钻井液对PDC钻头胎体材料的冲蚀磨损方面主要侧重于机械冲刷研究，没有考虑携带岩屑的钻井液对钻头胎体材料的电化学腐蚀以及机械冲刷和电化学腐蚀的相互作用。国内外在非钻探领域中的冲蚀磨损研究主要集中于碳钢，合金钢，铸钢，涂层，陶瓷材料方面，且侧重于纯机械冲刷。在钻探领域中，综合采用摩擦学和电化学腐蚀方法对PDC钻头胎体材料的冲蚀磨损研究还未见报道。　　 本论文的目的就是通过试验探索胎体材料失效的主要因素，对PDC钻头钴基胎体材料抗冲蚀磨损性能进行了研究。通过对机械冲刷-电化学腐蚀过程更好的理解，设计工程师能够利用可靠的基本数据来优化PDC钻头胎体设计，从而改变了传统的钻头胎体材料的设计理念一从经验层次上升到理论层次，同时增加了钻头的寿命，增强了金刚石切削齿的支撑得到和阻止了齿的错位，使得PDC钻头在工业领域中得到更广泛的应用。　　 基于研究目的，结合钻井液在实际工况中对胎体材料的冲蚀磨损，同时总结现有浆料冲蚀磨损试验装置的优缺点及制造成本，综合运用机械设计制造、流体力学原理等知识，研制了一台冲蚀磨损试验装置。该试验装置性能稳定，材料冲蚀磨损数据重复性和重现性好，是较为可靠的研究PDC钻头胎体材料冲蚀磨损的试验装置，适合于胎体材料对比选择以及冲蚀磨损机理的研究。　　 在自制的冲蚀磨损试验装置上，综合采用了摩擦学和电化学腐蚀理论研究了PDC钴基胎体材料的冲蚀磨损，尤其是对其在纯机械冲刷，电化学腐蚀和它们共同作用下产生的相关质量损失进行了量化，探讨它们之间的相互关系及其相关影响因素。　　 采用闭路循环的冲蚀磨损试验装置可用于钻头胎体材料冲蚀磨损的分析和研究。增加了对钻头胎体材料磨损过程的理解，主要集中在严峻的工作环境条件下，胎体材料对纯机械作用，电化学腐蚀作用及其两种机制共同作用下的抵抗能力。通过对比钴基胎体材料在有阴极保护和没有阴极保护的冲蚀磨损量，可知冲蚀磨损量不完全由纯机械冲刷作用产生，而是由三部分构成，即纯机械冲刷所产生的损失量(E)、电化学腐蚀所产生的损失量(C)和由他们的共同作用所产生的损失量(S)。　　 本试验采用了含砂量为500mg/L，盐度为3.5％NaCl冲蚀液，以17m/s冲蚀速度，在室温下以90°角度连续冲击钴基试样，并对冲蚀磨损进行了量化，发现电化学腐蚀所产生的损失量以及与其相关作用所产生的损失量(C+S)为45.7％，在总的质量损失量(TML)中所占比例接近一半，尤其是在保持其他冲蚀条件不变的情况下，当冲蚀温度为50℃时，此时C，S占70.3％，因此电化学腐蚀对胎体材料具有不可忽略的影响。　　 为了研究盐度，温度，含砂量对冲蚀磨损量的影响，在保持其他冲蚀条件不变的情况下，分别改变盐度，温度和固体颗粒含量进行试验，通过对试样总的损失量进行对比，可以发现材料总的损失量在一定温度条件下随着水中盐度从0.5％到3.5％增加而增大，或者在一定盐度条件下随着温度从18℃至50℃增加而增加。在高盐度下，当含砂量从500mg/L降到100mg/L时，可测得总的质量损失量100％是由于电化学腐蚀及相关腐蚀引起的。通过对数据的分析，还可以发现温度增加时，腐蚀速率增加，当温度以及固体颗粒含量同时增加时，腐蚀速度急剧增大。　　 在室温下，通过对不同的冲蚀角下冲蚀磨损量的研究，当冲蚀角为75°时，总的损失量最为严重，当冲蚀角很低时，损坏程度较轻，并且划痕浅而宽，并且覆盖面大。与此同时，当冲蚀角在45°，75°和90°时腐蚀电流密度变化幅度非常相近，只有2μA/cm2。冲蚀角为60°时腐蚀电流密度最高，而当冲蚀角降至30°时，电流密度降低一半。降至15°时，腐蚀电流密度剧烈下降，不足1μA/cm2，由此可以发现冲蚀磨损造成总的质量损失和测量的腐蚀电流随角度的变化具有相同的趋势。　　 通过对PDC钻头钴基胎体材料的冲蚀磨损研究，探讨了冲蚀角，盐度，温度和含砂量与冲蚀磨损量之间的内在联系，并为日后的研究工作进行了展望，从而为PDC钻头胎体材料的设计提供了重要的理论指导。