TBM滚刀刀圈材料合金成分对组织和耐磨性能的影响

摘要

为提高TBM滚刀刀圈在高磨蚀地层的使用寿命,研究刀圈合金成分和组织中耐磨相种类及状态对耐磨性的影响规律,调配新型TBM刀圈材料进行微观组织观察,并通过磨粒磨损试验、缩尺滚刀破岩试验及掘进破岩试验进行磨损性能对比.研究结果表明:C,Cr和Mo等合金元素的增多有助于共晶碳化物耐磨相的形成,对材料的耐磨性有一定的提升作用,而对材料的抗冲击性却是不利的;耐磨相的尺寸和形貌对材料耐磨性能及硬度的影响各不相同,大块的共晶碳化物对耐磨性的贡献比粒状的共晶碳化物的高,大块的共晶碳化物对硬度的贡献比粒状的共晶碳化物的略小.在掘进高磨蚀、完整性较好的弱冲击岩层时,相比于常规的高韧性C-1材料,C-2新材料的刀圈寿命可提升30％以上,C-3新材料的刀圈寿命可提升70％以上.3种材料的综合性能能够满足不同岩层的掘进要求,可为刀圈地质适应性选型提供参考.