通过沉积方式和旋转装置设计，采用直流电弧等离子体喷射法在硬质合金游动芯头表面均匀沉积金刚石涂层，并利用白光干涉仪、扫描电子显微镜、Raman光谱仪和压痕法对涂层的表面粗糙度、形貌、质量均匀性和膜–基附着力等进行测试分析。结果表明：金刚石涂层抛光后的表面平均粗糙度S_a为76.4 nm，金刚石涂层脱落位置到压痕中心的平均距离为287.9 μm，且各位置的金刚石涂层厚度均匀性和质量均较好。将制备的金刚石涂层游动芯头应用于高精度精密铜管生产线中，与硬质合金游动芯头对比，其在降低劳动强度、保证铜管一致性和延长芯头使用寿命方面都有显著效果。

分别采用Ti/碳黑/diamond和Ti/碳黑/PTFE/diamond粉体为原料，通过热爆反应在金刚石颗粒表面形成以TiC为主的涂层，研究原料中金刚石含量及添加PTFE对金刚石表面TiC涂层的影响。结果表明：2种体系的原料热爆反应后基体的组成为TiC。Ti/碳黑/diamond体系中，当原料中金刚石质量分数为10%～30%时，反应后的金刚石表面均实现良好的TiC涂层涂覆。在Ti/碳黑/PTFE/diamond体系中，当原料中添加质量分数为3%的PTFE并减少原料中碳黑的质量分数时，可明显促进金刚石表面的TiC涂覆；且当原料中金刚石质量分数为80%～90%时，仍可使金刚石颗粒表面实现良好的TiC涂覆。

为了解决页岩水平井岩屑运移困难、钻头泥包等问题，提高聚晶金刚石复合片（polycrystalline diamond compact，PDC）PDC钻头在钻井过程中的钻井效率和使用寿命，采用数值模拟方法、低雷诺数k-ԑ湍流模型建立井底的流场模型，对PDC钻头的水力结构在不同钻井液排量、PDC钻头转速和岩屑粒径工况下的井底流场变化和岩屑运动状态进行分析并优化改进。结果表明：重力作用对低排量下的岩屑运动状态影响较大，当钻井液排量增加到一定程度后，岩屑运移效率变化较小；在旋转工况下，钻井液排量和钻头转速不匹配，降低了钻井液的冲刷作用和岩屑运移效率；在一定排量和钻头转速下，钻头转速对大粒径岩屑运移效率的提升作用大于对小粒径岩屑的；在相同的喷嘴面积下，优化后的8喷嘴钻头岩屑运移效率优于6喷嘴钻头的；相比非等径喷嘴组合，等径喷嘴组合的性能表现更均衡。

金刚石滚轮形面的修形技术是制造金刚石滚轮的关键技术之一，常采用金刚石砂轮磨削法对其进行精密修形，修形后的轮廓圆度误差是考量滚轮修形合格与否的重要指标。目前的轮廓圆度检测方法是人工停机取下滚轮并放置于轮廓仪上进行，极大地增加了滚轮制作的时间和成本。为此，对在五轴加工机床上的金刚石滚轮，沿其轮廓面横向磨削修形时产生的振动信号，提出基于小波包系数和随机森林的在线检测方法并对其轮廓修形状态进行识别，在修形进行状态时的识别准确率为93.3%，具有实际应用价值。