类球状碳化钨颗粒制造技术

本公开总体上涉及碳化钨颗粒，并且更具体地涉及纹理化类球状碳化钨、由其形成的复合材料以及应用该复合材料的方法。在一个方面，粉末共混物包含融合碳化钨颗粒。所述融合碳化钨颗粒具有类球状或基本上球状的形状，其具有1.20或更低的沿长轴第一长度与沿短轴第二长度的比。所述融合碳化钨颗粒具有被纹理化以具有大于5.0％的晶界面积分数的表面。有大于5.0％的晶界面积分数的表面。有大于5.0％的晶界面积分数的表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】类球状碳化钨颗粒


[0001]本公开总体上涉及碳化钨颗粒，并且更具体地涉及纹理化类球状(spheroidal)碳化钨、其形成的复合材料以及应用该复合材料的方法。

技术介绍

[0002]金属基质复合材料(MMC)指代包含嵌入金属基质内的颗粒的复合材料。MMC总体上包括高熔化温度金属粉末，该粉末渗有熔化温度低于该粉末的单一金属或更常见地合金。MMC具有各种应用，包括采矿设备。MMC的物理性质可以通过组分材料和其制造工艺来改造。

技术实现思路

[0003]在一个方面，高强度钻头包括金属基质复合材料(metal matrix composite,MMC)，其包含在基质内的融合碳化钨颗粒(fused tungsten carbide particles)，其中所述融合碳化钨颗粒具有类球状或基本上球状(spherical)形状和被纹理化以具有至少5.0％的晶界面积分数(grain boundary area fraction)的表面。
[0004]在一些实施方式中，基质包括铜或铜合金。
[0005]在一些实施方式中，多个碳化钨颗粒具有至少10.0％的晶界面积分数。在一些实施方式中，多个碳化钨颗粒具有至少12.0％的晶界面积分数。在一些实施方式中，多个碳化钨颗粒具有至少20.0％的晶界面积分数。该界面积分数还可以具有在由这些数值中任意者限定的范围内的数值。
[0006]在一些实施方式中，金属基质复合材料具有15或更大的Weibull模量。在一些实施方式中，金属基质复合材料具有20或更大的Weibull模量。在一些实施方式中，金属基质复合材料具有25或更大的Weibull模量。Weibull模量还可以具有这些数值中任意者所限定的范围内的数值。
[0007]在一些实施方式中，金属基质复合材料的1/10,000失效概率(probability of failure)的线性外推等于80ksi或更大。在一些实施方式中，金属基质复合材料的1/10,000失效概率的线性外推等于140ksi或更大。在一些实施方式中，金属基质复合材料的1/10,000失效概率的线性外推等于180ksi或更大。线性外推还可以具有这些数值中任意者所限定的范围内的数值。
[0008]在一些实施方式中，金属基质复合材料具有至少140ksi的横向断裂强度。在一些实施方式中，金属基质复合材料具有至少450ksi的横向断裂强度。在一些实施方式中，金属基质复合材料具有至少700ksi的横向断裂强度。横向断裂强度还可以具有这些数值中任意者所限定的范围内的数值。
[0009]在一些实施方式中，金属基质复合材料具有0.10cm3或更小的侵蚀体积损失。在一些实施方式中，金属基质复合材料具有0.08cm3或更小的侵蚀体积损失。在一些实施方式中，金属基质复合材料具有0.04cm3或更小的侵蚀体积损失。侵蚀体积损失还可以具有这些数值中任意者所限定的范围内的数值。
[0010]在另一方面，形成金属基质复合材料(MMC)的方法包括将具有类球状或基本上球状形状和被纹理化以具有大于5.0％的晶界面积分数的表面的融合碳化钨颗粒添加到模具中。该方法另外包括将包含铜的粘合剂材料添加到模具中。该方法另外包括使粘合剂材料熔化以渗入融合的碳化钨颗粒。该方法还包括固化熔化的粘合剂材料以形成MMC。
[0011]在一些实施方式中，该方法包括使MMC形成为高强度钻头的一部分，其中该方法还包括将钢组分添加到模具中，并且其中使粘合剂材料熔化包括至少部分地包围钢组分。
[0012]在一些实施方式中，所述多个碳化钨颗粒具有至少10.0％的晶界面积分数。在一些实施方式中，所述多个碳化钨颗粒具有至少12.0％的晶界面积分数。在一些实施方式中，所述多个碳化钨颗粒具有至少20.0％的晶界面积分数。晶界部分还可以具有这些数值中任意者所限定的范围内的数值。
[0013]在一些实施方式中，金属基质复合材料具有15或更大的Weibull模量。在一些实施方式中，金属基质复合材料具有20或更大的Weibull模量。在一些实施方式中，金属基质复合材料具有25或更大的Weibull模量。Weibull模量还可以具有这些数值中任意者所限定的范围内的数值。
[0014]在一些实施方式中，金属基质复合材料的1/10,000失效概率的线性外推等于80ksi或更大。在一些实施方式中，金属基质复合材料的1/10,000失效概率的线性外推等于140ksi或更大。在一些实施方式中，金属基质复合材料的1/10,000失效概率的线性外推等于180ksi或更大。线性外推还可以具有这些数值中任意者所限定的范围内的数值。
[0015]在一些实施方式中，金属基质复合材料具有至少140ksi的横向断裂强度。在一些实施方式中，金属基质复合材料具有至少450ksi的横向断裂强度。在一些实施方式中，金属基质复合材料具有至少700ksi的横向断裂强度。横向断裂强度还可以具有这些数值中任意者所限定的范围内的数值。
[0016]在一些实施方式中，金属基质复合材料具有0.10cm3或更小的侵蚀体积损失。在一些实施方式中，金属基质复合材料具有0.08cm3或更小的侵蚀体积损失。在一些实施方式中，金属基质复合材料具有0.04cm3或更小的侵蚀体积损失。侵蚀体积损失还可以具有这些数值中任意者所限定的范围内的数值。
[0017]在另一方面，粉末共混物包含融合的碳化钨颗粒。融合的碳化钨颗粒具有类球状或基本上球状的形状，其沿长轴第一长度与沿短轴第二长度的比是1.20或更低。融合的碳化钨颗粒具有被纹理化以具有大于5.0％的晶界面积分数的表面。
[0018]在一些实施方式中，纹理化表面通过具有针样形貌(needle
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like topography)来限定，其中晶界面积分数大于5.0％。
[0019]在一些实施方式中，粉末共混物被用于渗透浇铸(铸造，casting)以形成高强度MMC。在一些实施方式中，粉末共混物被用于形成具有15或更大的Weibull模量的高强度MMC。在一些实施方式中，粉末共混物被用于形成Weibull图表(plot)的1/10,000失效概率的线性外推等于80ksi或更大的施加应力的高强度MMC。在一些实施方式中，粉末共混物被用于形成具有0.10cm3或更低的侵蚀体积损失的高强度MMC。在一些实施方式中，粉末共混物被用于形成具有1.00cm3或更低的ASTM 611体积损失的高强度MMC。
[0020]在另一方面，金属基质复合材料(MMC)包括融合的碳化钨颗粒，所述融合的碳化钨颗粒具有类球状或基本上球状的形状和被纹理化以具有大于5.0％的晶界面积分数的表
面。MMC另外包括基质，该基质具有嵌入其中的融合碳化钨颗粒。
[0021]在一些实施方式中，MMC通过利用由金属或金属合金(例如，铜或铜合金)形成的液体金属渗透碳化钨颗粒而形成，其中金属基质复合材料呈现高强度。
[0022]在一些实施方式中，金属基质复合材料具有15或更大的We本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.粉末共混物，其包含融合碳化钨颗粒，其中所述融合碳化钨颗粒包括：沿长轴第一长度与沿短轴第二长度的比为1.20或更低的类球状形状；以及被纹理化以具有大于5.0％的晶界面积分数的表面。2.根据权利要求1所述的粉末共混物，还包括金属钨颗粒。3.根据权利要求1或2所述的粉末共混物，其中纹理化表面具有针样形貌。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的粉末共混物，其中所述针样形貌包括沿着所述碳化钨颗粒的表面伸长的针样结构，其中所述针样结构中的至少一些具有宽度不超过1μm的部分。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的粉末共混物，其中所述粉末共混物被配置以形成金属基质复合材料(MMC)，所述金属基质复合材料包括嵌入基质中的所述融合碳化钨颗粒。6.根据权利要求5所述的粉末共混物，其中所述基质包括铜或铜合金。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的粉末共混物，其中所述粉末共混物被配置以形成具有15或更大的Weibull模量的高强度MMC。8.根据权利要求1
‑
7中任一项所述的粉末共混物，其中所述粉末共混物被配置以形成Weibull图表的1/10,000失效概率的线性外推等于80ksi或更大的施加应力的高强度MMC。9.根据权利要求1
‑
8中任一项所述的粉末共混物，其中所述粉末共混物用于形成具有0.10cm3或更低的侵蚀体积损失的高强度MMC。10.根据权利要求1
‑
9中任一项所述的粉末共混物，其中所述粉末共混物被配置以形成具有1.00cm3或更低的ASTM 611体积损失的高强度MMC。11.根据权利要求1
‑
10中任一项所述的粉末共混物，其中所述粉末共混物被配置以形成高强度钻头的一部分，所述部分包括包含所述融合碳化钨颗粒和铜或铜合金基质的金属基质复合材料(MMC)。12.根据权利要求1
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11中任一项所述的粉末共混物，其中所述融合碳化钨颗粒具有1
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200μm的平均粒径。13.金属基质复合材料(MMC)，包括：融合碳化钨颗粒，所述碳化钨颗粒具有类球状形状和被纹理化以具有大于5.0％的晶界面积分数的表面；以及基质，所述基质具有嵌入其中的所述融合碳化钨颗粒。14.根据权利要求13所述的MMC材料，其中所述融合碳化钨颗粒中的至少一些的沿长轴第一长度与沿短轴第二长度的比为1.20或更低。15.根据权利要求13或14所述的MMC材料，其中所述基质包括铜或铜合金。16.根据权利要求13
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15中任一项所述的MMC材料，其中所述MMC材料具有15或更大的Weibull模量。17.根据权利要求13
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16中任一项所述的MMC材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z，
申请(专利权)人：欧瑞康美科美国公司，
类型：发明
国别省市：