金属基组合物及其制造方法技术

本发明专利技术涉及金属基组合物及其制造方法。特别地，本发明专利技术涉及用于制造金属基复合材料组件的增材制造方法，该方法包括利用电子束熔融粉末状混合物。所述粉末状混合物包含所述粉末状混合物的45重量％至72重量％的量的粉末状碳化钨和粉末状混合物的28重量％至55重量％的量的粉末状粘合剂。所述粉末状粘合剂包含硼、硅和镍。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金属基体组合物及其制造方法对相关申请的交叉参考本申请要求在2015年12月7日提交的题为“金属基体复合体和其掺和制造方法(AMetalMatrixCompositeandItsAdditiveManufacturingMethod)”的中国专利申请序列号201510887962.8的利益，在此其通过参考以其整体并入本文。本申请还要求在2016年1月29日提交的题为“金属基体复合体和其掺和制造方法(AMetalMatrixCompositeandItsAdditiveManufacturingMethod)”的利益，其在此通过参考以其整体并入本文。关于联邦赞助的研究或开发的陈述不适用。
本专利技术总体上涉及金属基体组合物和制造这种金属基体组合物的方法。更具体地，本专利技术涉及用于制造金属基体组合物的掺和制造方法和由这种金属基体组合物制成的组件。
技术介绍
金属基体复合体(MMC)为由两种或更多种成分形成的复合材料，所述成分中的至少一种为金属。一般来讲，一种或多种其它成分可以为金属或非金属如陶瓷或有机化合物。MMC通过将增强材料分散并嵌入连续金属基体中而制成。金属基体往往是为增强材料提供顺应支撑的相对低质轻的金属如铝、镁或钛。在一些高温应用中，金属基体经常由钴或钴镍合金制成。增强材料可以用于提高金属基体的强度、耐磨性或导热性。例如，碳化钨(WC)可以用作MMC中的增强材料以提高其嵌入的金属基体的耐磨性、耐侵蚀性、耐腐蚀性和抗冲击性。利用碳化钨作为增强材料的MMC在多种工业应用和组件中被采用。
技术实现思路
本文中描述的实施方式包括用于制造金属基体复合体组件的掺和制造方法。在一个实施方式中，用于制造金属基体复合体组件的掺和制造方法包括利用电子束熔融粉末状混合物。所述粉末状混合物包含所述粉末状混合物的45重量％至72重量％的量的粉末状碳化钨和所述粉末状混合物的28重量％至55重量％的量的粉末状粘合剂。所述粉末状粘合剂包含硼、硅和镍。本文中描述的实施方式还包含金属基体复合体组合物。在一个实施方式中，金属基体复合体组合物包含所述组合物的45重量％至72重量％的量的碳化钨。另外，所述金属基体复合体组合物包含所述组合物的28重量％至55重量％的量的粘合剂。所述粘合剂包含所述粘合剂的0.5重量％至6.0重量％的量的硼。所述粘合剂还包含所述粘合剂的2.0重量％至6.0重量％的量的硅。此外，所述粘合剂包含所述粘合剂的至少70重量％的量的镍。本文中描述的实施方式还包含金属基体复合体组件。在一个实施方式中，用于在土地层中钻孔的钻地钻头包含由金属基体复合体制成的钻头体。所述金属基体复合体包含所述组合物的45重量％至72重量％的量的碳化钨。所述金属基体复合体还包含所述组合物的28重量％至55重量％的量的粘合剂。所述粘合剂包含硼、硅和镍。本文中描述的实施方式包含旨在克服与特定现有装置、系统和方法相关的各种缺点的特征和优点的结合。前述已经相当广泛地概括了本专利技术的特征和技术优点以使得以下本专利技术的详细描述可以被更好理解。在阅读以下详细说明后，并且通过参考附图，以上描述的各种特性以及其它特征对本领域技术人员将容易是明显的。本领域技术人员应理解所公开的概念和具体实施方式可以容易地用作用于修改或设计用于与本专利技术相同的目的的其它结构的基础。本领域技术人员还应了解这种等价构建并不背离如在权利要求中阐述的本专利技术的主旨和范围。附图说明为了本专利技术的优选实施方式的详细说明，现在将参照附图，其中：图1为用于制造根据本文中描述的原则的金属基体复合体组件的实施方式的电子束熔融(EBM)机器的一个实施方式的示意图；图2为示出用于制造根据本文中描述的原理的金属基体复合体组件的方法的一个实施方式的流程图；图3为根据实施例3制造的钻地钻头的一个实施方式的透视顶视图；图4为图3的钻头的部分侧视图；图5为图3的钻头的端视图；图6为根据实施例4制造的泵叶轮的一个实施方式的顶视图；图7为图6的泵叶轮的侧视图；且图8为根据实施例5制造的流体导管弯头的一个实施方式的示意性横截面图。专利技术详述以下讨论涉及各种示例性实施方式。然而，本领域技术人员将理解本文中公开的实施例具有广阔的应用，并且任何实施方式的讨论意在仅为该实施方式的示例，不旨在暗示包括权利要求书的本公开的范围限于该实施方式。在说明书和权利要求书中通篇使用特定术语来指示特定特征或组件。本领域技术人员将理解，不同的人可能通过不同的名称指示相同的特征或组件。本文件不旨在区分名称不同而非功能不同的组件或特征。附图不一定按比例。在文本中特定特征和组件可能在比例上夸大示出或呈有些示意性的形式，并且考虑到清楚性和简洁性一些常规要素的细节可能未示出。在以下的讨论和权利要求书中，术语“包括”和“包含”以开放式使用，因此应该被解释为是指“包括但不限于……”。此外，术语“连接”或“多个连接”旨在是指间接或直接连接。因此，如果第一装置连接至第二装置，则该连接可能是通过直接连接，或通过经由其它装置、组件和连接的间接连接。另外，如在本文中使用的，术语“轴向”或“轴向地”一般是指沿着中心轴(例如，体或部分的中心轴)或与中心轴(例如，体或部分的中心轴)平行，而术语“径向”和“径向地”一般是指与中心轴垂直。例如，轴向距离是指沿中心轴或与中心轴平行测定的距离，并且径向距离是指垂直于中心轴测定的距离。此外，如在本文中使用的，术语“组件”可以用于指示连续的、单件的或整体的结构、部分或装置。应理解组件可以单独使用或作为更大的系统或组件的部分使用。钻地钻头通常安装在钻柱的下端，并且通过在表面处旋转钻柱和/或通过井下马达而旋转。利用被施加至钻柱的重量，旋转钻头接触地层并且穿过地层钻孔。固定刀具钻头，也称为旋转刮刀钻头，是一种钻地钻头，其包括具有多个关于钻头面有角度地隔开的刀片和多个在刀片上安装的刀具元件的钻头体。一般来讲，钻头体可以由钢或硬金属铸造基体制成。钢钻头体从钢块或圆柱进行机器加工(即，经过材料消减制造方法)。随后可以在刀具元件经由硬焊固定在刀片上的配合袋中之前将表面硬化材料经由热喷涂过程施加至钢钻头体的外表面。通过粉末冶金工艺形成基体钻头体。特别地，将粉末状碳化钨合金和粘合剂材料如Cu-Ni-Mn-Zn、Cu-Zn或Cu-Ni-Mn-Sn置于碳/石墨模具内。典型地，置于模具内的粉末状材料(碳化钨和粘合剂)具有的组成包含50重量％至80重量％的碳化钨和20重量％至50重量％的粘合剂。然后在炉中将模具加热到大于2,000℉(大于1100℃)的温度约1小时以使得粘合剂材料渗入碳化钨并且形成固体金属基体钻头体。接下来，使其中放置有金属基体钻头体模具定向地冷却至室温，然后通过对模具进行破坏、凿和磨，而从钻头体除去模具。制造金属基体钻头体的过程可能需要大于24个小时来进行。刀具元件包括在钻头体(钢或金属基体)的若干刀片中的一个刀片的表面内形成的袋中接收并固定的伸长的且通常为圆柱状的碳化钨支撑构件。将多晶金刚石(“PD”)或其它超耐磨材料(例如，立方氮化硼、热稳定性金刚石、多晶立方氮化硼等)的硬切削层固定至支撑构件的暴露端。在钻孔操作期间，钻头经受极端的磨损、冲击负载和热应力。在一些情况下，钻头还可能暴露至侵蚀性流体下。因此，在钻孔时钻头可能经历严重的磨损、侵蚀和物理损坏。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造金属基体复合体组件的掺和制造方法，所述方法包括：利用电子束熔融粉末状混合物，其中所述粉末状混合物包含所述粉末状混合物的45重量％至72重量％的量的粉末状碳化钨以及所述粉末状混合物的28重量％至55重量％的量的粉末状粘合剂，其中所述粉末状粘合剂包含硼、硅和镍。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.07 CN 2015108879628;2016.01.29 CN PCT/CN201.一种用于制造金属基体复合体组件的掺和制造方法，所述方法包括：利用电子束熔融粉末状混合物，其中所述粉末状混合物包含所述粉末状混合物的45重量％至72重量％的量的粉末状碳化钨以及所述粉末状混合物的28重量％至55重量％的量的粉末状粘合剂，其中所述粉末状粘合剂包含硼、硅和镍。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述粉末状粘合剂包含：所述粘合剂的0.5重量％至6.0重量％的量的硼；所述粘合剂的2.0重量％至6.0重量％的量的硅；和所述粘合剂的至少70重量％的量的镍。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述粘合剂基本上由硼、硅和镍组成。4.根据权利要求1所述的方法，其中粘合剂包含所述粘合剂的至少90重量％的量的镍。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述粉末状碳化钨具有50目至400目的粉末筛孔尺寸；其中所述粉末状粘合剂具有60目至400目的粉末筛孔尺寸。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述粉末状碳化钨具有150目至350目的粉末筛孔尺寸；其中所述粉末状粘合剂具有150目至350目的粉末筛孔尺寸。7.根据权利要求1所述的方法，还包括：在200W至3000W的功率下将所述电子束递送至所述粉末状混合物上的焦斑；以及以5.0mm/s至30.0mm/s的线扫描速度使所述电子束的所述焦斑横穿所述粉末状混合物。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述焦斑具有0.1mm至0.2mm的宽度。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述功率为1500W至2000W；其中所述线扫描速度为15.0mm/s至20.0mm/s；以及其中所述焦斑的宽度为0.14mm至0.16mm。10.根据权利要求8所述的方法，还包括以0.7mm至0.18mm的扫描间距使所述焦斑线性来回地横穿所述粉末状混合物。11.根据权利要求1所述的方法，还包含：以0.04mm至0.12mm的均匀厚度分布所述粉末状混合物的层；以及利用所述电子束熔融所述粉末状混合物的层。12.根据权利要求7所述的方法，还包括：在熔融所述粉末状混合物前将所述粉末状混合物置于真空室内；在将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐跃华，袁源，刘彬，
申请(专利权)人：西迪技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43