隔离的多材料金属基体复合工具制造技术

本发明专利技术提供了一种模具组件系统，所述模具组件系统包括：模具组件，所述模具组件限定用于形成浸润的金属基体复合物(MMC)工具的浸润室；以及至少一个边界形式，所述至少一个边界形式被定位在所述浸润室内并且将所述浸润室隔离成至少第一区和第二区。增强材料沉积在所述浸润室内并且包括装载到所述第一区中的第一组合物和装载到所述第二区中的第二组合物。至少一种粘结剂材料浸润所述第一组合物和所述第二组合物，其中所述第一组合物和所述第二组合物的浸润导致在所述浸润的MMC工具中在所述第一区与所述第二区之间存在不同的机械性质、化学性质、物理性质、热性质、原子性质、磁性质或电性质。

Isolated multi material metal matrix composite tool

The invention provides a mold assembly system, including system components of the mold: mold assembly, the mold assembly defines for forming a metal matrix composite infiltration (MMC) infiltration room tools; and at least one boundary form, the at least one boundary form is positioned within the chamber and infiltration the invasion chamber isolation into at least first and second areas. Reinforcing material is deposited in the immersion chamber and includes a first composition loaded into the first zone and a second composition loaded into the second zone. At least one binder material infiltrating the first composition and the second composition, the infiltration of the first composition and the second composition leads to different mechanical properties, chemical properties, physical properties, thermal properties, atomic properties, magnetic or electrical properties between the infiltration in the MMC tool in the the first region and the second region.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】隔离的多材料金属基体复合工具背景在石油和天然气工业中通常使用各种工具来形成井筒、使已钻探的井筒完井以及从已完成的井中生产烃类如石油和天然气。此类工具的实例包括：切削工具如钻头、扩孔器、稳定器和取芯钻头；钻孔工具如旋转导向装置和泥浆马达；以及其他井下工具如开窗铣刀、封隔器、钻具接头和其他易磨损工具。这些工具以及石油和天然气工业领域以外其他几种类型的工具通常形成为金属基体复合物(MMC)，且在本文中称为“MMC工具”。通常通过将松散粉末增强材料放入模具中并用粘结剂材料如金属合金浸润粉末材料来制造MMC工具。可以通过使模腔成形和/或通过将临时置换材料定位在模腔的内部来提供所得MMC工具的各种特征。然后可以将一定量的增强材料与一定量的粘结剂材料放置在模腔内。随后将模具放在熔炉内并且使模具的温度增大到所需温度以允许粘结剂(例如，金属合金)液化并浸润基体增强材料。MMC工具通常是抗侵蚀的并具有较高的冲击强度。MMC工具的外表面通常需要在极端条件下操作。因此，定制MMC工具的外表面的材料性质以延长给定MMC工具的操作寿命可能是有利的。附图简述以下图示被包括来说明本公开的某些方面，并且不应该被看作是排本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于浸润的金属基体复合物(MMC)工具的模具组件系统，其包括：模具组件，所述模具组件限定浸润室；至少一个边界形式，所述至少一个边界形式被定位在所述浸润室内并且将所述浸润室隔离成至少第一区和第二区；增强材料，所述增强材料沉积在所述浸润室内并且包括装载到所述第一区中的第一组合物和装载到所述第二区中的第二组合物；以及至少一种粘结剂材料，所述至少一种粘结剂材料浸润所述第一组合物和所述第二组合物，其中所述第一组合物和所述第二组合物的浸润导致在所述浸润的MMC工具中在所述第一区与所述第二区之间存在不同的机械性质、化学性质、物理性质、热性质、原子性质、磁性质或电性质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于浸润的金属基体复合物(MMC)工具的模具组件系统，其包括：模具组件，所述模具组件限定浸润室；至少一个边界形式，所述至少一个边界形式被定位在所述浸润室内并且将所述浸润室隔离成至少第一区和第二区；增强材料，所述增强材料沉积在所述浸润室内并且包括装载到所述第一区中的第一组合物和装载到所述第二区中的第二组合物；以及至少一种粘结剂材料，所述至少一种粘结剂材料浸润所述第一组合物和所述第二组合物，其中所述第一组合物和所述第二组合物的浸润导致在所述浸润的MMC工具中在所述第一区与所述第二区之间存在不同的机械性质、化学性质、物理性质、热性质、原子性质、磁性质或电性质。2.根据权利要求1所述的模具组件系统，其中所述浸润的MMC工具是选自由以下各项组成的组的工具：油田钻头或切削工具；不可回收的钻井部件；与井筒套管钻井相关联的铝钻头本体；钻柱稳定器；牙轮钻头的牙轮；用于锻造用于制造用于牙轮钻头的支撑臂的冲模的模型；固定扩孔器的臂；可扩张扩孔器的臂；与可扩张扩孔器相关联的内部部件；可附接到旋转钻头的井口端的套筒；旋转式转向工具；随钻测井工具；随钻测量工具；侧壁取芯工具；打捞矛；套洗工具；用于井下钻井马达的转子、定子和/或壳体；用于井下涡轮机的刀片；装甲板；汽车部件；自行车车架；制动肋板；航空航天部件；涡轮泵部件；以及它们的任意组合。3.根据权利要求1所述的模具组件系统，其中所述至少一个边界形式包括本体和从所述本体朝向所述浸润室的内壁延伸的一个或多个肋状物，并且其中所述一个或多个肋状物包括选自由以下各项组成的组的结构：杆；销；柱；垂直设置的翅片；水平设置的板；它们的任意组合；等等。4.根据权利要求3所述的模具组件系统，其中所述一个或多个肋状物与所述浸润室的所述内壁接合并且在所述本体与所述浸润室的所述内壁之间提供偏移间距。5.根据权利要求4所述的模具组件系统，其中所述第一区被定位在所述浸润室的中心，并且所述第二区与所述第一区通过所述至少一个边界形式隔开并且邻近所述浸润室的所述内壁定位。6.根据权利要求4所述的模具组件系统，其中所述偏移间距沿所述浸润室的所述内壁的至少一部分变化。7.根据权利要求3所述的模具组件系统，其中所述本体呈现出选自由以下各项组成的组的横截面形状：圆形；卵形；波状；齿形；椭圆形；规则多边形；不规则多边形；波状；不对称几何形状；以及它们的任意组合。8.根据权利要求3所述的模具组件，其中所述一个或多个肋状物包括从所述本体径向地延伸的水平设置的环形板并且所述第一区被定位在所述浸润室的中心并且所述第二区与所述第一区通过所述本体隔开并且邻近所述浸润室的所述内壁定位，以及其中所述一个或多个肋状物限定邻近所述浸润室的所述内壁定位并且沿所述模具组件的高度与所述第二区偏移的至少第三区。9.根据权利要求1所述的模具组件系统，其中所述至少一个边界形式包括不透性箔或板和渗透性网状物、格栅或板中的至少一个。10.根据权利要求9所述的模具组件，其中所述至少一种粘结剂材料穿透所述至少一个边界形式以在所述至少一个边界形式的任一侧上浸润所述第一组合物和所述第二组合物的至少一部分。11.根据权利要求1所述的模具组件，其中所述至少一个边界形式包括渗透性部分和不透性部分。12.根据权利要求1所述的模具组件系统，其中所述至少一个边界形式包括选自由以下各项组成的组的材料：铜；镍；钴；铁；铝；钼；铬；锰；锡；锌；铅；硅；钨；硼；磷；金；银；钯；铟；铍；铪；铱；铌；锇；铼；铑；钌；钽；钒；它们的任意混合物；它们的任意合金；超合金；金属间化合物；硼化物；碳化物；氮化物；氧化物；陶瓷；金刚石；聚合物；泡沫；以及它们的任意组合。13.根据权利要求1所述的模具组件，其中所述至少一个边界形式包括在浸润期间在所述至少一种粘结剂材料中不可溶解的材料。14.根据权利要求1所述的模具组件，其中所述至少一个边界形式包括在浸润期间在所述至少一种粘结剂材料中至少部分可溶解的材料。15.根据权利要求1所述的模具组件系统，其中所述至少一个边界形式包括使所述第一区与所述第二区隔开的本体，并且其中所述本体由第一材料制成并且在至少一侧上涂敷有第二材料。16.根据权利要求1所述的模具组件系统，其中所述至少一个边界形式悬置在所述浸润室内。...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·O·库克三世，V·帕塔萨拉蒂　帕德玛瑞哈，潘艺，D·B·沃格拉维地，G·T·奥尔森，
申请(专利权)人：哈里伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国,US