具有纤维增强衬底的聚晶金刚石复合片制造技术

本公开涉及一种具有纤维增强衬底的聚晶金刚石复合片(PDC)。本公开进一步涉及一种形成这种PDC的方法。

Polycrystalline diamond composite with fiber reinforced substrate

The present disclosure relates to a polycrystalline diamond composite (PDC) with a fiber reinforced substrate. The present disclosure further relates to a method of forming this PDC.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有纤维增强衬底的聚晶金刚石复合片
本公开涉及聚晶金刚石复合片(PDC)，诸如钻地钻头中的切削齿。专利技术背景各种工业装置的部件经常经受极端状况，诸如与硬表面和/或研磨表面的高温高冲击接触。例如，在采油或采矿目的的钻探过程中经常遇到极端温度和极端压力。具有非常卓越的机械性能的金刚石，当在钻探用切削元件或耐磨损接触元件中适当地使用时，可以是最有效的材料。金刚石特别坚硬，从与研磨表面的接触点传导出热量，并且可以在这种情况下提供其他益处。由于金刚石晶体的随机分布，呈聚晶形式的金刚石与单晶金刚石相比韧性增大，这避免出现在单晶金刚石中发现的特定裂开面。因此，在很多钻探应用中，聚晶金刚石通常呈金刚石的优选形式。利用了聚晶金刚石的钻头切削元件通常称为聚晶金刚石切削齿或复合片(PDC)。因此，结合有PDC的钻头可以称为PDC钻头。可以通过将金刚石和其他原料的小颗粒置于超高压和超高温条件下，在六面顶压机、带式压机或其他压机中制造PDC。一种PDC制造工艺涉及将聚晶金刚石台直接形成在诸如碳化钨衬底的衬底上。该工艺涉及将衬底连同与烧结助剂混合的松散的金刚石颗粒一起放入压机的容器中，并使压机的内含物经受本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚晶金刚石复合片(PDC)，包括：聚晶金刚石台；以及衬底，所述衬底包括：胶结材料；粘结剂；以及多根纤维，所述多根纤维的平均长径比为至少临界长径比Ac，其中Ac＝σf/(2Tc)，其中σf为所述纤维的极限抗拉强度并且Tc为所述纤维与所述粘结剂之间的抗剪粘结强度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种聚晶金刚石复合片(PDC)，包括：聚晶金刚石台；以及衬底，所述衬底包括：胶结材料；粘结剂；以及多根纤维，所述多根纤维的平均长径比为至少临界长径比Ac，其中Ac＝σf/(2Tc)，其中σf为所述纤维的极限抗拉强度并且Tc为所述纤维与所述粘结剂之间的抗剪粘结强度。2.如权利要求1所述的PDC，其中所述多根纤维的至少一部分粘结到所述聚晶金刚石台。3.如权利要求1所述的PDC，其中在所述衬底的某一区域中存在所述多根纤维，而在所述衬底的另一区域中不存在所述多根纤维。4.如权利要求1所述的PDC，其中所述多根纤维均匀地分布在所述衬底中。5.如权利要求1所述的PDC，其中所述多根纤维的密集度随着远离所述聚晶金刚石台而减小。6.如权利要求1所述的PDC，其中所述多根纤维被定向成使得它们的较长尺寸相对于所述聚晶金刚石台与所述衬底之间的界面平均而言为70度角。7.如权利要求1所述的PDC，其中所述多根纤维包括包含以下各项的纤维：钨(W)；钼(Mo)；钛(Ti)；铬(Cr)；锰(Mn)；钇(Yt)；锆(Zr)；铌(Nb)；铪(Hf)；钽(Ta)；镍(Ni)；碳(C)；任何耐火陶瓷；或它们的任何组合、混合物或合金。8.如权利要求1所述的PDC，其中所述纤维可与所述衬底中的所述胶结材料和粘结剂区分开来。9.一种钻地钻头，包括：钻头主体；以及聚晶金刚石复合片(PDC)，所述聚晶金刚石复合片包括：聚晶金刚石台；以及衬底，所述衬底包括：胶结材料；粘结剂；以及多根纤维，所述多根纤维的平均长径比为至少临界长径比Ac，其中Ac＝σf/(2Tc)，其中σf为所述纤维的极限抗拉强度并且Tc为所述纤维与所述粘结剂之间的抗剪粘结强度。10.如权利要求9所述的钻地钻头，其中所述多根纤维的至少一部分粘结到所述聚晶金刚石台。11.如权利要求9所述的钻地钻头，其中在所述衬底的某一区域中存在所述多根...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·萨伊尼，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国,US