挤压的粉末金属压块制造技术

公开了一种粉末金属压块。该粉末压块包括包含纳米基质的显著伸长的蜂窝状纳米基质。该粉末压块还包括分散在蜂窝状纳米基质中的包含颗粒芯材料的多个显著伸长的分散颗粒，所述颗粒芯材料包含Mg、Al、Zn或Mn或其组合。该粉末压块进一步包括在分散颗粒之间遍及该蜂窝状纳米基质的结合层，其中该蜂窝状纳米基质和该分散颗粒在预定方向上显著伸长。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】挤压的粉末金属压块相关申请的交叉引用本申请要求2011年7月29日提交的美国申请号13/194361的权益，其经此引用以全文并入本文。本申请包含涉及共同未决申请的主题的主题，所述共同未决申请转让给与本申请相同的受让人——BakerHughesIncorporatedofHouston,Texas。下面列举的申请经此引用以全文并入本文：2009年12月8日提交的题为COATEDMETALLICPOWDERANDMETHODOFMAKINGTHESAME的美国专利申请序列号12/633,686；2009年12月8日提交的题为METHODOFMAKINGANANOMATRIXPOWDERMETALCOMPACT的美国专利申请序列号12/633,688；2009年12月8日提交的题为ENGINEEREDPOWDERCOMPACTCOMPOSITEMATERIAL的美国专利申请序列号12/633,678；2009年12月8日提交的题为TELESCOPICUNITWITHDISSOLVABLEBARRIER的美国专利申请序列号12/633,683；2009年12月8日提交的题为DISSOLVINGTOOLANDMETHOD的美国专利申请序列号12/633,662；2009年12月8日提交的题为MULTI-COMPONENTDISAPPEARINGTRIPPINGBALLANDMETHODFORMAKINGTHESAME的美国专利申请序列号12/633,677；2009年12月8日提交的题为DISSOLVINGTOOLANDMETHOD的美国专利申请序列号12/633,668；2009年12月8日提交的题为NANOMATRIXPOWDERMETALCOMPACT的美国专利申请序列号12/633,682；2010年10月27日提交的题为NANOMATRIXCARBONCOMPOSITE的美国专利申请序列号12/913,310；2010年7月30日提交的题为NANOMATRIXMETALCOMPOSITE的美国专利申请序列号12/847,594；和题为METHODOFMAKINGAPOWDERMETALCOMPACT的与本申请同日提交的美国专利申请案号C&P4-52150-US。
技术介绍
石油和天然气井常常使用井孔部件或工具，由于它们的功能，这些部件或工具仅需要具有有限的使用寿命，该使用寿命显著低于井的使用寿命。在部件或工具的使用功能完成后，必须将其去除或处置以恢复用于包括烃生产、CO2封存等等的用途的流体通道的原始尺寸。部件或工具的处置通常通过铣削或钻削该部件或工具出井孔来实施，这通常会耗费时间，并且操作昂贵。为了消除对铣削或钻削操作的需要，例如在本文中所述的相关申请中已经描述了通过使用具有蜂窝状纳米基质的受控电解材料溶解或腐蚀来除去部件或工具，所述蜂窝状纳米基质可以响应于井眼环境条件（如暴露于预定的井眼流体）而选择性和受控地降解或腐蚀。虽然这些材料非常有用，但它们的强度、可腐蚀性和可制造性的进一步改进是非常期望的。专利技术概述公开了粉末金属压块的一个示例性实施方案。该粉末压块包括包含纳米基质材料的显著伸长的蜂窝状纳米基质。该粉末压块还包括分散在蜂窝状纳米基质中的包含颗粒芯材料的多个显著伸长的分散颗粒，所述颗粒芯材料包含Mg、Al、Zn或Mn或其组合。该粉末压块进一步包括遍及分散颗粒之间的蜂窝状纳米基质的结合层，其中该蜂窝状纳米基质和该分散颗粒在预定方向上是显著伸长的。在另一个示例性实施方案中，粉末金属压块包括包含纳米基质材料的显著伸长的蜂窝状纳米基质。该粉末压块还包括分散在蜂窝状纳米基质中的包含颗粒芯材料的多个显著伸长的分散颗粒，所述颗粒芯材料包含具有低于Zn的标准氧化电位的金属、陶瓷、玻璃或碳或其组合。该粉末压块进一步包括遍及分散颗粒之间的蜂窝状纳米基质的结合层，其中该蜂窝状纳米基质和该分散颗粒在预定方向上是显著伸长的。附图概述下面参照附图，其中在多张图中以类似数字标记类似元件：图1是本文公开的粉末10的显微照片，所述粉末10已经嵌在环氧树脂试样安装材料中并已剖开；图2是如图1的2-2部分所代表的示例性截面图所呈现的粉末颗粒12的示例性实施方案的示意图；图3是如图1的2-2部分所代表的第二示例性横截面图所呈现的粉末颗粒12的第二示例性实施方案的示意图；图4是如图1的2-2部分所代表的第三示例性横截面图所呈现的粉末颗粒12的第三示例性实施方案的示意图；图5是如图1的2-2部分所代表的第四示例性横截面图所呈现的粉末颗粒12的第四示例性实施方案的示意图；图6是具有多峰粒度分布的本文中公开的粉末的第二示例性实施方案的示意图；图7是具有多峰粒度分布的本文中公开的粉末的第三示例性实施方案的示意图；图8是制造本文中公开的粉末的方法的示例性实施方案的流程图；图9是本文中公开的粉末压块的示例性实施方案的显微照片；图10是如沿横截面10-10所呈现的使用具有单层涂覆的粉末颗粒的粉末制得的图9的粉末压块的示例性实施方案的示意图；图11是如具有均匀的多峰粒度分布的本文中公开的粉末压块的示例性实施方案的示意图；图12是具有不均匀的多峰粒度分布的本文中公开的粉末压块的示例性实施方案的示意图；图13是由第一粉末和第二粉末形成并具有均匀的多峰粒度分布的本文中公开的粉末压块的示例性实施方案的示意图；图14是由第一粉末和第二粉末形成并具有不均匀的多峰粒度分布的本文中公开的粉末压块的示例性实施方案的示意图；图15是沿横截面10-10所呈现的使用具有多层涂覆的粉末颗粒的粉末制得的图9的粉末压块的另一示例性实施方案的示意图；图16是前体粉末压块的示例性实施方案的示意性横截面图；图17是制造本文中公开的粉末压块的方法的示例性实施方案的流程图；图18是制造本文中公开的包含显著伸长的粉末颗粒的粉末压块的方法的示例性实施方案的流程图；图19是来自平行于本文中公开的预定伸长方向的截面的包含显著伸长的粉末颗粒的粉末压块的示例性实施方案的显微照片；图20是取自横切本文中公开的预定伸长方向的截面的图27的粉末压块的显微照片；图21是本文中公开的包含显著伸长的粉末颗粒的粉末压块的示例性实施方案的示意性横截面图；图22是本文中公开的包含显著伸长的粉末颗粒的粉末压块的另一示例性实施方案的示意性横截面图；图23是挤压模与由粉末形成包含显著伸长的粉末颗粒的粉末压块的方法的示例性实施方案的示意性横截面图；图24是挤压模与由坯料（billet）形成包含显著伸长的粉末颗粒的粉末压块的方法的示例性实施方案的示意性横截面图；图25是显示本文中公开的包含显著伸长的粉末颗粒的粉末压块的示例性实施方案的压缩强度的随应变而改变的压缩应力的绘图；图26是由本文中公开的包含显著伸长的粉末颗粒的粉末压块形成的制品的示例性实施方案的示意性横截面图；和图27是由本文中公开的包含显著伸长的粉末颗粒的粉末压块形成的制品的另一示例性实施方案的示意性横截面图。专利技术详述公开了轻重量高强度金属材料和制造这些材料的方法，这些材料可用于多种应用和应用环境，包括用于各种井眼环境以制造各种轻重量高强度制品，包括井下制品，特别是工具或其它井下部件，其通常描述为受控电解材料，并且其是可选和可控地可处置、可降解、可本文档来自技高网...

【技术保护点】
粉末金属压块，包含：包含纳米基质材料的显著伸长的蜂窝状纳米基质；分散在蜂窝状纳米基质中的包含颗粒芯材料的多个显著伸长的分散颗粒，所述颗粒芯材料包含Mg、Al、Zn或Mn或其组合；和延伸遍及在分散颗粒之间的蜂窝状纳米基质的结合层，其中该蜂窝状纳米基质和该分散颗粒在预定方向上显著伸长。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.29 US 13/194,3611.粉末金属压块，包含：包含金属纳米基质材料的显著伸长的蜂窝状纳米基质；分散在蜂窝状纳米基质中的包含颗粒芯材料的多个显著伸长的分散颗粒，所述颗粒芯材料包含Mg、Al、Zn或Mn或其组合；和通过固态结合形成的固态结合层，该结合层延伸遍及在相邻的分散颗粒之间的蜂窝状纳米基质，其中该蜂窝状纳米基质和该分散颗粒在一个预定方向上显著伸长到蜂窝状纳米基质、该分散颗粒和固态结合层在预定方向上基本连续的程度，或者显著伸长到该纳米基质和该分散颗粒在预定方向上变为基本不连续的程度。2.权利要求1的粉末金属压块，其中该显著伸长的纳米基质和分散颗粒表现出预定的压缩比。3.权利要求2的粉末金属压块，其中预定压缩比为5至2000。4.权利要求3的粉末金属压块，其中预定压缩比为50至1000。5.权利要求1的粉末金属压块，其中该颗粒芯材料包含Mg-Zn、Mg-Al、Mg-Mn、Mg-Zn-Y或Mg-Al-X合金，其中X包含Zn、Mn、Si、Ca或Y或其组合。6.权利要求1的粉末金属压块，其中该分散颗粒进一步包含稀土元素。7.权利要求1的粉末金属压块，其中该粉末金属压块由具有平均粒度为50纳米至500微米的分散颗粒的前体压块形成。8.权利要求1的粉末金属压块，其中分散颗粒的分散包括在该蜂窝状纳米基质中的基本均匀的分散。9.权利要求1的粉末金属压块，其中分散颗粒的分散包括在该蜂窝状纳米基质中的多峰粒度分布。10.权利要求1的粉末金属压块，进一步包含多个显著伸长的分散的第二颗粒，其中该分散的第二颗粒也分散在该蜂窝状纳米基质中并相对于该分散颗粒分散，并且其中分散的第二颗粒包含Fe、Ni、Co或Cu、或其氧化物、氮化物、碳化物、金属间化合物或金属陶瓷，或任何前述材料的组合。11.权利要求1的粉末金属压块，其中该纳米基质材料包含Al、Zn、Mn、Mg、Mo、W、Cu、Fe、Si、Ca、Co、Ta、Re或Ni、或任何前述材料的组合，并且其中该纳米基质材料具有化学组成，且该颗粒芯材料具有不同于该纳米基质材料的化学组成的化学组成。12.权利要求1的粉末金属压块，其中该颗粒芯材料包含纯Mg并具有至少50ksi的极限压缩强度。13.权利要求1的粉末金属压块，其中该压块由包含多个粉末颗粒的烧结粉末形成，各粉末颗粒具有颗粒芯，所述颗粒芯在烧结时包含分散颗粒和设置在其上的单一金属涂覆层，并且其中在多个分散颗粒的相邻颗粒之间的蜂窝状纳米基质包含一粉末颗粒的单一金属涂覆层、该结合层和另一粉末颗粒的单一金属涂覆层。14.权利要求13的粉末金属压块，其中该分散颗粒包含Mg且该蜂窝状纳米基质包含Al或Ni或其组合。15.权利要求1的粉末金属压块，其中该压块由包含多个粉末颗粒的烧结粉末形成，各粉末颗粒具有颗粒芯，所述颗粒芯在烧结时包含分散颗粒和多个设置在其上的金属涂覆层，并且其中在多个分散颗粒的相邻颗粒之间的蜂窝状纳米基质包含一粉末颗粒的多个金属涂覆层、该结合层和另一粉末颗粒的多个金属涂覆层，并且其中多个金属涂覆层的相邻涂覆层具有不同的化学组成。16.权利要求15的粉末金属压块，其中多个层包含设置在颗粒芯上的第一层和设置在该第一层上的第二层。17.权利要求16的粉末金属压块，其中该分散颗粒包含Mg，并且该第一层包含Al或Ni或其组合，并且该第二层包含Al、Zn、Mn、Mg、Mo、W、Cu、Fe、Si、Ca、Co、Ta、Re或Ni或其组合，其中该第一层具有不同于该第二层的化学组成的化学组成。18.权利要求16或17的粉末金属压块，进一步包含设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志跃，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US