[發(fā)明專利]使用難熔金屬加強(qiáng)的金屬基質(zhì)復(fù)合材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680010940.6
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN107406927B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G·T·奧爾森;G·O·庫克三世;D·B·沃格爾韋德;J·G·托馬斯
• 申請（專利權(quán)）人: 哈利伯頓能源服務(wù)公司
• 主分類號: C22C32/00
• 分類號: C22C32/00;C22C26/00;C22C1/10;B22F1/00;B22F7/06;E21B10/46;E21B10/54
• 代理公司: 隆天知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 黃艷;聶慧荃

1.一種金屬基質(zhì)復(fù)合材料(MMC)工具，其包括：

包括滲透有粘合劑材料的加強(qiáng)材料的硬復(fù)合材料部分，其中所述加強(qiáng)材料包括散布有加強(qiáng)粒子的難熔金屬成分，

其中所述加強(qiáng)粒子的表面粗糙度比所述難熔金屬成分的表面粗糙度大至少兩倍，

其中所述難熔金屬成分具有至少0.05的破壞應(yīng)變和200GPa或更小的剪切模量，并且

其中所述加強(qiáng)粒子具有0.01或更小但比所述難熔金屬成分的破壞應(yīng)變小至少五倍的破壞應(yīng)變，并且所述加強(qiáng)粒子具有大于200GPa且比所述難熔金屬成分的剪切模量大至少兩倍的剪切模量。

2.如權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述加強(qiáng)粒子包括選自由金屬間化合物、硼化物、碳化物、氮化物、氧化物、陶瓷、金剛石和以上的任何組合組成的組的材料的粒子。

3.如權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述難熔金屬成分選自由難熔金屬、難熔金屬合金以及難熔金屬和難熔金屬合金的組合組成的組。

4.如權(quán)利要求3所述的MMC工具，其中所述難熔金屬成分選自由以下組成的組：鎢、鉭、鉬、鈮、鉿、鉻、釩、鋯、鈦及上述組分之間的任何合金。

5.如權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述難熔金屬成分是鎢金屬粉末，且所述加強(qiáng)粒子是碳化鎢粉末。

6.如權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述硬復(fù)合材料部分包括處于所述加強(qiáng)材料的按重量計算1％與40％之間的濃度的所述難熔金屬成分。

7.如權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述加強(qiáng)材料滲透有處于以下溫度的所述粘合劑材料：高于所述粘合劑材料的液相線溫度但是低于所述難熔金屬成分的固相線溫度。

8.如權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述硬復(fù)合材料部分進(jìn)一步包括一個或多個局部硬復(fù)合材料部分，所述一個或多個局部硬復(fù)合材料部分包括散布有處于加強(qiáng)材料的按重量計算80％與100％之間的濃度的所述加強(qiáng)粒子的所述難熔金屬成分。

9.如權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述難熔金屬成分的濃度梯度在貫穿所述硬復(fù)合材料部分的方向上逐步減小。

10.如權(quán)利要求1所述的MMC工具，其中所述硬復(fù)合材料部分包括具有不同濃度的所述難熔金屬成分的多個不同的層。

11.一種鉆頭，其包括：

鉆頭體；以及

耦接至所述鉆頭體的外部的多個切割元件，

其中所述鉆頭體的至少一部分包括硬復(fù)合材料部分，所述復(fù)合材料部分包括滲透有粘合劑材料的加強(qiáng)材料，

其中所述加強(qiáng)材料包括散布有加強(qiáng)粒子的難熔金屬成分，

其中所述加強(qiáng)粒子的表面粗糙度比所述難熔金屬成分的表面粗糙度大至少兩倍，

其中所述難熔金屬成分具有至少0.05的破壞應(yīng)變和200GPa或更小的剪切模量，并且

其中所述加強(qiáng)粒子具有0.01或更小且比所述難熔金屬成分的破壞應(yīng)變小至少五倍的破壞應(yīng)變，并且所述加強(qiáng)粒子具有大于200GPa且比所述難熔金屬成分的剪切模量大至少兩倍的剪切模量。

12.如權(quán)利要求11所述的鉆頭，其中所述難熔金屬成分選自由難熔金屬、難熔金屬合金以及難熔金屬和難熔金屬合金的組合組成的組。

13.如權(quán)利要求11所述的鉆頭，其中所述難熔金屬成分是鎢金屬粉末或鎢合金粉末，且所述加強(qiáng)材料是碳化鎢粉末。

14.如權(quán)利要求11所述的鉆頭，其中所述硬復(fù)合材料部分包括處于所述加強(qiáng)材料的按重量計算1％與40％之間的濃度的所述難熔金屬成分。