高压磨料射流主要是以高压水射流作为载体，再加入一定数量的磨料粒子来大幅度增加射流的冲击力和对岩层的磨削速度。目前石油钻井开采技术常使用高压磨料射流硬质合金喷嘴进行深源油藏和边缘油藏的开采，是很有应用前景的一种高压射流技术。而硬质合金喷嘴是高压磨料射流设备中不可缺少的关键零部件之一，是形成射流工况的直接元件。此外，石油钻井行业通常是在高围压的环境下进行工作，喷嘴在使用时由于受到高速磨料以及岩屑的冲击磨损会较为严重，其寿命通常只有几十个小时甚至更低，更换喷嘴的一旦过频，成本也就相应升高。与此同时，为了保证磨料射流的钻孔效率，通常一个钻头上会同时分布多个喷嘴。但是，这样一来，只要其中一个喷嘴失效，将会导致射流压力的骤降，从而影响了整个工作的效率，所以喷嘴的材料与组织结构均匀稳定就显得相当重要了。









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由于喷嘴内部固液两相流与内壁材料之间复杂的相互作用，其喷嘴失效形式也难以用单一的磨损机理简单地进行解释。但绝大数学者和研究人员认为冲蚀磨损是其中一种最为主要的磨损机制。根据压痕理论分析，材料硬度远大于材料韧性对喷嘴抗虫是性能的影响。在足够高的断裂韧性前提下，提高喷嘴材料的硬度能大幅度减少并改善冲蚀磨损的情况。硬质合金材料由于其自身高硬度、高韧性且耐磨性能优良的特点被广泛应用于制备耐磨喷嘴类零件。

此外，随着纳米材料研究的发展，超级晶粒硬质合金的制备也成为相关人士关注的焦点。细化晶粒也是用来提高材料强度以及韧性所采取的常用方法之一。有实验表明，减小WC-Co硬质合金中WC晶粒的尺寸可在不降低韧性的情况下进一步提升硬度。因此，组织均匀的细晶粒硬质合金可以在一定程度上提升喷嘴的使用寿命。










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对比三种不同配比的经冷等静压处理和模压成型的硬质合金喷嘴的相对密度，可得到如下冷等静压工艺对合金相对密度的影响图。从图中不难发现经冷等静压处理的三种不同成分的压坯经真空烧结后硬质合金的相对密度均高于未经冷等静压处理的压坯。其中经冷等静压技术处理后的WC-8Co压坯真空烧结的相对密度最大。然而，经冷等静压处理后的WC-8Co-0.6（VC/Cr3C2）-0.4TaC压坯真空烧结的相对密度较低。

其中主要的原因是，前者未加入晶体长大抑制剂，液相烧结时Co相对WC的润湿性好，有利于致密化，而相对添加了抑制剂的合金，WC在粘结相中的溶解度下降，降低粘结相对WC的亲和力，Co相对WC的润湿性下降，从而对硬质合金的致密化过程不利。相关学者认为，压坯中聚集的成型剂在脱蜡后留下的孔洞通过其后的真空烧结工艺并不能有效除去。而冷等静压处理过程使得压坯密度增大，颗粒间的间距缩小，达到液相烧结温度时，Co在液相迁移压的作用下，填充了孔隙，使硬质合金更加致密化，具有高的相对密度。












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