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人类对太空资源的开发已经日渐被提上日程，如何在太空中长期高效率的钻进是太空资源开发首先要解决的问题。长期的地球钻探实践表明，金刚石钻进是一种快速有效的钻进方法，然而在太空中无法找到合适的液体作为冲洗介质，钻进过程中必然产生大量的摩擦热造成金刚石热损伤。
本文提出了自润滑孕镶金刚石钻头的设想，即在钻头胎体中添加固体润滑剂，使其在钻进岩石的过程中降低摩擦系数，减少摩擦热的产生，从而降低金刚石的热损伤。本文对自润滑孕镶金刚石钻头的胎体材料进行了初步的研究，主要研究内容及成果如下:
首先根据自润滑孕镶金刚石钻头的制作工艺以及使用环境条件选取合适的固体润滑剂。拟采用热压（热压烧结温度945℃）的方法制作自润滑孕镶金刚石钻头，其使用环境为低温低压条件(600pa，-5℃)。对比分析几种常用的固体润滑剂的基本性质发现，相比其他固体润滑剂而言，石墨在低温低压的环境中仍然具有较好的润滑性，在热压烧结过程中不会发生氧化，也不会与钻头胎体材料发生反应，并且相比其他固体润滑剂而言成本较低。因而选取石墨为本文所使用的固体润滑剂。
但由于石墨在烧结过程中未与胎体发生冶金作用，与胎体之间结合不牢，影响胎体的整体性能，因而本文采用电镀的方法对石墨进行表面金属化。并采用正交试验的方法研究了阴极电流密度、搅拌间隔时间、润湿剂加入量、吸附剂加入量这四个电镀工艺因素对石墨表面镀镍效果的影响。试验结果发现，采用电镀的方法可以在石墨颗粒表面镀附一层均匀连续的镍。对试验结果进行方差分析和信噪比分析发现，这四个因素对石墨表面镀镍效果都有显著的影响。在其他试验条件不变的情况下，最佳的石墨镀镍工艺为:阴极电流密度2.5 A/dm2，搅拌间隔时间4min，润湿剂加入量0.10g/L，吸附剂加入量5g/L。
将金属化之后的石墨添加在钻头胎体中烧结，并用扫描电镜观察石墨与胎体之间的界面结合状态发现:石墨颗粒与胎体之间存在较大的空隙，机械互锁作用很弱，属于互不反应、互不溶解，又互不湿润的弱界面反应类型;而进行表面金属化之后的石墨与胎体之间没有明显的空隙存在，结合较为紧密。分析发现，电镀之后石墨颗粒与表面镀镍层之间的机械互锁作用较好，并且在之后的热压过程中，石墨部分溶于镍的晶格之中，二者之间的界面结合由简单的机械互锁转变为呈梯度变化的固溶体结合，同时镍与胎体材料中的铜无限互溶，因而形成了石墨-镍单质-胎体这种双层界面的结合模式，界面结合牢固。
将石墨添加在钻头胎体中烧结制备试样，研究了胎体中石墨的含量、粒度以及是否表面金属化对胎体的硬度以及抗弯强度的影响。试验结果发现:石墨在胎体中起到了引入裂隙的作用，因而随着胎体中石墨含量的增加，胎体的硬度以及抗弯强度均有所降低;而随着胎体中石墨粒度的细化，胎体的孔隙率升高，胎体的硬度有所升高，抗弯强度有所降低;与添加纯石墨的胎体相比，表面金属化之后的石墨与胎体之间结合牢固，提高了胎体的整体性能，并且降低了胎体的孔隙率，因而胎体的硬度以及抗弯强度均有所上升。
进行摩擦磨损试验，研究胎体中石墨的含量、粒度以及是否表面金属化对胎体与花岗岩组成的摩擦副的摩擦磨损行为的影响。试验发现:石墨在摩擦磨损过程中受到热应力以及机械应力的作用涂覆在岩石表面形成润滑膜，降低摩擦副的摩擦系数，润滑膜工作一段时间后在摩擦表面复杂应力的作用下发生疲劳损坏，胎体继续磨损，又在岩石表面形成新的润滑膜;随着胎体中石墨含量的增加，岩石表面的润滑膜更加完整，且润滑膜再生的速度提高，因而摩擦系数不断降低，但是石墨含量的增加增大了胎体孔隙率，降低了胎体与岩石的有效接触面积，增大了压强，因而随着石墨含量的增加，胎体的磨损量先减小后增大;随着胎体中石墨粒度的细化，摩擦副的摩擦系数降低，但是胎体的孔隙率升高，减小了胎体与岩石的有效接触面积，增大了压强，因而增大了胎体的磨损量;表面金属化之后的石墨与胎体结合强度提高，增大了石墨从胎体中脱落的阻力，因而提高了摩擦副的摩擦系数，增大了胎体的磨损量。石墨的添加降低了摩擦表面的温度，减少了胎体的塑性变形。
最后还研究了添加石墨对钻头工作层与花岗岩组成的摩擦副的摩擦磨损行为的影响。试验表明:工作层与岩石对磨的过程中，石墨涂覆在金刚石表面形成润滑膜，从而降低了金刚石与岩石之间的摩擦系数，延长了金刚石的寿命，延长了金刚石破碎岩石的时间;随着石墨含量的增加，金刚石碎岩时间有所延长;随着石墨粒度的细化，金刚石碎岩时间有所延长;石墨表面金属化之后，缩短了金刚石破碎岩石的时间。