泥浆脉冲发生器是随钻测量仪器的核心部件,主要由定子、转子和护罩组成。转子一般由硬质合金材料制成,在含有固相颗粒的泥浆的高速冲蚀作用下会产生冲蚀磨损,从而降低井下信号传输质量。硬质合金种类繁多,为了选择合适的硬质合金材料制作转子,对3种不同Co含量的硬质合金（WC-5%wt Co、WC-6%wt Co、WC-10%wt Co）开展了基本力学性能测试、冲蚀磨损测试、电化学腐蚀测试研究,以对比其性能差异。基本力学性能试验结果表明:硬质合金的密度与维氏硬度随着Co含量增加而降低,抗弯强度与断裂韧性随着Co含量增加而增加。3种硬质合金中,WC-5%wt Co的密度与维氏硬度最大,分别为14.95g/cm~3和1899.36N/mm~2;WC-10%wt Co的抗弯强度与断裂韧性最大,分别为2573.58MPa和18.309MPa·m1/2。冲蚀磨损试验结果表明,3种不同Co含量硬质合金的冲蚀率随冲蚀角度增加而增加。冲蚀角度为90°时,最大平均冲蚀率分别为2.39%、2.42%、3.22%。3种硬质合金的冲蚀率随磨料粒径的增加呈现先增加后减小的变化趋势。冲蚀磨料粒径为100-200μm时,最大平均冲蚀率分别为1.84%、1.98%、2.48%。电化学腐蚀试验结果表明:3种硬质合金在p H=3溶液中的耐腐蚀性能最差,在p H=11溶液中耐腐蚀性能最好,在相同p H的溶液中,WC-5wt%Co耐腐蚀能力最强。硬质合金的冲蚀磨损机理为犁沟和切削导致Co塑性变形而被移除,WC颗粒由于失去Co的粘结作用而被磨料冲蚀、脱落。硬质合金电化学腐蚀机理为Co的氧化、溶解,Co2+与H2O中的羟基发生配位形成Co（OH）2覆盖在硬质合金表面,抑制合金的进一步腐蚀。但是在酸性溶液中,不会产生Co（OH）2。综合比较3种不同Co含量的硬质合金的基本力学性能、冲蚀磨损性能和电化学腐蚀性能,选择WC-5%wt Co作为转子用硬质合金材料。聚晶金刚石复合片（PDC）具有极高的硬度和耐磨性。为了评估PDC作为转子补强材料的可行性,对4种不同金刚石粒径的PDC（PDC4、PDC10、PDC2＆30、PDC20～30）进行了基本力学性能测试、冲蚀磨损测试、电化学腐蚀测试研究。研究结果表明,PDC的维氏硬度随金刚石粒径的增加而减小,断裂韧性随金刚石粒径的增加而增加。PDC4的维氏硬度最大,为8254.96N/mm~2;PDC20～30的断裂韧性最大,为8.197MPa·m1/2。三种因素对PDC20～30冲蚀率的影响程度为:冲蚀角度>磨料粒径>磨料排量。冲蚀角度、磨料粒径对PDC冲蚀率的影响显著。当磨料粒径为100-200μm、冲蚀角度为90°、磨料排量为240 g/min时,PDC20～30的冲蚀率最大。PDC20～30冲蚀率随冲蚀磨料粒径的增大呈现先增大后减小的变化趋势。当磨料粒径为100-200μm时,PDC20～30的冲蚀率最大,为1.158%。PDC20～30的冲蚀率随冲蚀角度的增加而增加,当冲蚀角度为90°时,其冲蚀率最大,为1.538%。PDC的冲蚀率随金刚石粒径的增加而增大,PDC4的冲蚀率最小,为1.24%。不同金刚石粒径的PDC在酸性溶液中耐腐蚀性能最差,在碱性溶液中的耐腐蚀性能最好。PDC的冲蚀磨损机理为犁沟导致的Co塑性变形,同时还伴有金刚石颗粒边缘微切削和微破裂,粒子重复碰撞使PDC表面和次表面形成横向和径向裂纹,裂纹沿着晶界扩展并相互交错导致PDC聚晶层的片状剥落。综合比较4种不同金刚石粒径PDC的基本力学性能、冲蚀磨损性能和电化学腐蚀性能,选择PDC4作为转子用补强材料。为了确定在硬质合金转子上进行PDC补强的合适位置,对转子进行了流体动力学数值模拟分析。结果表明,转子表面压应力最大区域主要集中在转子叶片中部。随着定子、转子之间轴向间隙的增加,转子表面压应力逐渐减小。当轴向间隙为1mm时,转子表面最大平均压应力为6.5×10~6Pa;当轴向间隙为2.5mm时,平均压应力为4.5×10~6Pa。转子表面流体速度最大的区域主要集中在转子流道底部,在该区域冲蚀磨损最严重。根据转子的流体动力学分析结果,确定在转子流道底部及附近区域采用PDC补强。为了合理选择PDC补强材料在硬质合金转子上的固定连接方式,开展了硬质合金与PDC试样的焊接、粘接试验研究。结果表明,焊接试样的抗剪强度是粘结试样的34.5倍,说明焊接比粘接更牢固。焊接缝、粘接缝的抗冲蚀和抗电化学腐蚀性能相差不大。根据上述研究结果,选择焊接方式在硬质合金转子上进行PDC补强。设计、制备了硬质合金转子及PDC强化硬质合金转子实物,并对其开展了液固两相流冲蚀磨损试验研究。结果表明,前者的冲蚀失重率为后者的3.27倍,说明PDC强化硬质合金转子更耐冲蚀。试验过程中,没有发生PDC从硬质合金转子本体脱落现象,说明焊接工艺可靠。