(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削要素用の支持基板を形成する方法であって、
孤立性ＷＣ粒子、結合因子、及び、Ｃｏ、Ａｌ、ならびにＣ及びＷの１つまたは複数を含む予備粉末を含む前駆体組成物を形成することであり、前記予備粉末に８３ｗｔ％〜９８．７５ｗｔ％のＣｏ及び１ｗｔ％〜１５．０ｗｔ％のＡｌが含まれること、及び
前記前駆体組成物を圧密化プロセスに供して、前記均質化バインダーに分散されたＷＣ粒子を含む圧密構造を形成することを含む、前記方法。
【請求項２】
前駆体組成物を形成することが、前記孤立性ＷＣ粒子、前記結合因子、ならびに孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子及び孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ合金粒子のうちの１つ以上を含む、前記前駆体組成物を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記前駆体組成物を形成することが、５ｗｔ％以上及び１５ｗｔ％未満の孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ粒子、及び８５ｗｔ％以上及び９５ｗｔ％未満の孤立性ＷＣ粒子を含むように前記前駆体組成物を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前駆体組成物を形成することが、前記孤立性ＷＣ粒子、前記結合因子、並びに孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、ならびに孤立性Ｃ粒子及び孤立性元素Ｗ粒子の１つ以上を含む前記予備粉末を含む、前記前駆体組成物を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記孤立性ＷＣ粒子、前記結合因子、並びに孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、ならびに孤立性Ｃ粒子及び孤立性元素Ｗ粒子の１つ以上を含む前記予備粉末を含む前記前駆体組成物を形成することが、４ｗｔ％〜１５ｗｔ％の孤立性元素Ｃｏ粒子、０．０５ｗｔ％〜３ｗｔ％の孤立性元素Ａｌ粒子、０．０１３ｗｔ％〜０．３ｗｔ％の孤立性Ｃ粒子、及び８５ｗｔ％〜９５ｗｔ％の孤立性ＷＣ粒子を含む、前駆体組成物を形成することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前駆体組成物を形成することが、Ｂ、Ａｌ、Ｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、及びＣｄのうちの１つ以上を含む少なくとも１つの添加剤を含む前記前駆体組成物を形成することをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記圧密構造を少なくとも１つの補足的均質化プロセスに供して、その前記均質化バインダーを均質化して異なる材料組成を示す領域を除去することをさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
切削要素を形成する方法であって、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法により形成された支持基板を提供すること、
ダイヤモンド粒子を含む粉末を前記支持基板上に直接堆積させること、
前記支持基板及び前記粉末を高温及び高圧にさらして、前記支持基板の前記均質化バインダーの一部を前記粉末に拡散させ、前記ダイヤモンド粒子を相互結合させること、及び
前記相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間内の前記均質化バインダーの諸部分を、κ炭化物沈殿物を含む熱安定性材料に変換することを含む、前記方法。
【請求項９】
前記相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間内の前記均質化バインダーの諸部分を熱安定性材料に変換することは、１つ以上のＣｏ３ＡｌＣ１−ｘ沈殿物（０≦ｘ≦０．５）を含む前記熱安定性材料を形成することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記熱安定性材料を溶体化処理して、その前記κ炭化物沈殿物をＦＣＣ  Ｌ１２相沈殿物に分解することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
Ｃｏ、Ａｌ、Ｗ、及びＣを含む均質化バインダー中に分散されたＷＣ粒子を含む圧密構造と、
支持基板の端部に直接取り付けられる硬質材料構造であって、
相互結合ダイヤモンド粒子、及び
前記相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間内の熱安定性材料であって、κ炭化物沈殿
物を含む前記熱安定性材料を含む、前記硬質材料構造と、
を含む、構造。
【請求項１２】
前記熱安定性材料は、Ｃｏ３ＡｌＣ１−ｘ沈殿物（０≦ｘ≦０．５）を含む、請求項１１に記載の構造。
【請求項１３】
前記熱安定性材料が、ＦＣＣ  Ｌ１２相沈殿物、ＦＣＣ  ＤＯ２２相沈殿物、Ｄ８５相沈殿物、ＤＯ１９相沈殿物、β相沈殿物、ＦＣＣ  Ｌ１０相沈殿物、ＷＣ沈殿物、及びＭｘＣ沈殿物（ｘ＞２及びＭ＝Ｃｏ、Ｗ）のうちの１つ以上をさらに含む、請求項１１に記載の構造。
【請求項１４】
前記構造は、切削要素、軸受構造、摩耗パッド、摩耗ディスク、摩耗ブロック、工具ダイ構造及びワイヤダイ構造のうちの１つ以上に対して構成される、請求項１１に記載の構造。
【請求項１５】
請求項１１に記載の構造を含む、地中掘削ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本願は、２０１７年５月１２日に出願された米国特許出願公開第１５／５９４，１７４号の「ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＦＯＲＭＩＮＧ  ＳＵＰＰＯＲＴＩＮＧ  ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ  ＦＯＲ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＥＬＥＭＥＮＴＳ，  ＡＮＤ  ＲＥＬＡＴＥＤ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＥＬＥＭＥＮＴＳ，  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＦＯＲＩＭＩＮＧ  ＣＵＴＴＩＮＧ  ＥＬＥＭＥＮＴＳ，  ＡＮＤ  ＥＡＲＴＨ−ＢＯＲＩＮＧ  ＴＯＯＬＳ」の出願日の利益を主張するものである。
【０００２】
本開示の実施形態は、切削要素のための支持基板、及び関連する切削要素、構造、地中掘削ツール、ならびに支持基板及び切削要素を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
地下地層に坑井を形成するための地中掘削ツールは、本体に固定された複数の切削要素を含み得る。例えば、固定カッター地中掘削回転ドリルビット（「ドラッグビット」）は、ドリルビットのビット本体に固定して取り付けられた複数の切削要素を含む。同様に、ローラーコーン地中掘削回転ドリルビットは、ビット本体の脚から延びる軸受ピンに取り付けられたコーンを含み得、各コーンが取り付けられている軸受ピンを中心に回転できるようになっている。複数の切削要素をドリルビットの各コーンに取り付けることができる。切削要素を利用する他の地中掘削ツールには、例えば、コアビット、バイセンタービット、偏心ビット、ハイブリッドビット（例えば、固定切削要素と組み合わせた転動部品）、リーマー、ケーシングフライスツールが含まれる。
【０００４】
このような地中掘削ツールで使用される切削要素には、多くの場合、基板上に大量の多結晶ダイヤモンド（「ＰＣＤ」）材料が含まれている。多結晶ダイヤモンドの表面は、いわゆる多結晶ダイヤモンド成形体（「ＰＤＣ」）切削要素の切削面として機能する。ＰＣＤ材料は、ダイヤモンド材料の相互結合された粒子または結晶を含む材料である。言い換えれば、ＰＣＤ材料には、ダイヤモンド材料の粒子または結晶間の直接の粒間結合が含まれる。「粒子」及び「結晶」という用語は、本明細書では同義で交換可能に使用される。
【０００５】
ＰＤＣ切削要素は、一般に、触媒（コバルト、鉄、ニッケル、またはそれらの合金及び混合物など）の存在下、高温高圧という条件で、「グリット」と呼ばれる比較的小さなダイヤモンド（合成、天然、または組み合わせ）の粒子を共に焼結及び結合し、ＰＣＤ材料の１つまたは複数の層（例えば、「コンパクト」または「テーブル」）を形成することにより形成される。これらのプロセスは、多くの場合、高温／高圧（または「ＨＴＨＰ」）プロセスと呼ばれる。支持基板は、例えばコバルトセメント炭化タングステン炭化物などのサーメット材料（すなわち、セラミック金属複合材料）を含むことができる。場合によっては、ＰＣＤ材料は、例えばＨＴＨＰプロセス中に切削要素上に形成されてもよい。そのような場合、支持基板中の触媒材料（例えば、コバルト）は、焼結中にダイヤモンド粒子に「掃引」され、ダイヤモンド粒子からダイヤモンドテーブルを形成するための触媒材料として機能し得る。ＨＴＨＰプロセスで粒子を共に焼結する前に、粉末触媒材料をダイヤモンド粒子と混合することもできる。他の方法では、ダイヤモンドテーブルは支持基板とは別に形成され、その後に支持基板に取り付けられ得る。
【０００６】
ＨＴＨＰプロセスを使用してダイヤモンドテーブルを形成すると、触媒材料がＰＤＣの相互結合粒子間の隙間空間に残る場合がある。ＰＤＣ内の触媒材料の存在は、切削要素と地層との間の接触点での摩擦により使用中にＰＤＣ切削要素が加熱されると、ＰＤＣの熱損傷に寄与する可能性がある。したがって、触媒材料（例えば、コバルト）は、例えば、酸または酸の組み合わせ（例えば、王水）を使用して、隙間空間から浸出され得る。実質的にすべての触媒材料をＰＤＣから除去するか、触媒材料をその一部のみ、例えばＰＤＣの切削面、ＰＤＣの側面、またはその両方から所望の深さまで除去することができる。ただし、完全に浸出されたＰＤＣは、浸出されていないＰＤＣよりも比較的脆く、せん断、圧縮、及び引張応力に対して脆弱である。さらに、完全に浸出したＰＤＣを支持基板に固定することは困難である。
【発明の概要】
【０００７】
本明細書に記載の実施形態は、切削要素用の支持基板、及び関連する切削要素、構造、地中掘削ツール、ならびに支持基板及び切削要素を形成する方法を含む。例えば、本明細書に記載の一実施形態によれば、切削要素用の支持基板を形成する方法は、孤立性ＷＣ粒子、結合因子、及びＣｏ、Ａｌ、及びＣ及びＷの１つ以上を含む孤立性粒子を含む前駆体組成物を形成することを含む。前駆体組成物は、Ｃｏ、Ａｌ、Ｗ、及びＣを含む均質化バインダーに分散されたＷＣ粒子を含む圧密構造を形成するために圧密化プロセスにかけられる。
【０００８】
追加の実施形態では、切削要素を形成する方法は、Ｃｏ、Ａｌ、Ｗ、及びＣを含む均質化バインダー内に分散されたＷＣ粒子を含む支持基板を提供することを含む。ダイヤモンド粒子を含む粉末が、支持基板上に直接堆積される。支持基板及び粉末は、支持基板の均質化バインダーの一部を粉末に拡散させ、ダイヤモンド粒子を相互結合するために、高温及び高圧にさらされる。相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間内の均質化バインダーの諸部分は、κ炭化物沈殿物を含む熱安定性材料に変換される。
【０００９】
さらなる実施形態では、切削要素は、Ｃｏ、Ａｌ、Ｗ、及びＣを含む均質化バインダーに分散されたＷＣ粒子を含む支持基板を含む。切削テーブルは、支持基板の端部に直接取り付けられ、相互結合ダイヤモンド粒子、及び相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間内の熱安定性材料を含む。熱安定性材料は、κ炭化物の沈殿物を含んでいる。
【００１０】
またさらなる実施形態では、構造は、圧密構造と、圧密構造に直接取り付けられた硬質材料構造とを含む。圧密構造は、Ｃｏ、Ａｌ、Ｗ、及びＣを含む均質化バインダーに分散されたＷＣ粒子を含む。硬質材料構造は、相互結合ダイヤモンド粒子と、相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間内の熱安定性材料を含む。熱安定性材料は、κ炭化物の沈殿物を含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施形態による、切削要素用の支持基板を形成する方法を示す簡略化された流れ図である。
【図２Ａ】本開示の実施形態による、切削要素を形成するプロセスにおける容器の簡略化された断面図である。
【図２Ｂ】本開示の実施形態による、切削要素を形成するプロセスにおける容器の簡略化された断面図である。
【図３】本開示の実施形態による、切削要素の部分的な切欠き斜視図である。
【図４】本開示の追加の実施形態による切削要素の側面図である。
【図５】本開示の追加の実施形態による切削要素の側面図である。
【図６】本開示の追加の実施形態による切削要素の側面図である。
【図７】本開示の追加の実施形態による切削要素の側面図である。
【図８】本開示の追加の実施形態による切削要素の側面図である。
【図９】本開示の追加の実施形態による切削要素の側面図である。
【図１０】本開示の追加の実施形態による切削要素の側面図である。
【図１１】本開示の追加の実施形態による切削要素の側面図である。
【図１２】本開示の追加の実施形態による切削要素の側面図である。
【図１３】本開示の追加の実施形態による切削要素の側面図である。
【図１４】本開示の追加の実施形態による切削要素の側面図である。
【図１５】本開示の追加の実施形態による切削要素の側面図である。
【図１６】本開示の実施形態による、軸受構造の斜視図である。
【図１７】本開示の実施形態によるダイ構造の斜視図である。
【図１８】本開示の切削要素を含む、固定カッター地中掘削回転ドリルビットの実施形態の斜視図である。
【図１９】本開示の実施形態による、補足的均質化プロセスにより促進された部分均質化バインダーの示差走査熱量測定（ＤＳＣ）曲線への変化を示すグラフ表示である。
【図２０】本開示の切削要素の形成中の圧力の効果を示す相の図表である。
【図２１】本開示の切削要素の形成中の均質化バインダー組成物の効果を示す相の図表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の説明は、本開示の実施形態の完全な説明を提供するために、特定の形状、特定のサイズ、特定の材料組成、及び特定の処理条件などの特定の詳細を提供する。しかし、当業者は、これらの特定の詳細を必ずしも使用せずに本開示の実施形態を実施できることを理解する。本開示の実施形態は、業界で採用されている従来の製造技術と併せて実施することができる。さらに、以下に提供される説明は、切削要素または地中掘削ツールを製造するための完全なプロセスフローを形成するものではない。本開示の実施形態を理解するのに必要なプロセス行為及び構造のみを以下に詳細に説明する。本明細書に記載の構造から完全な切削要素または完全な地中掘削ツールを形成するための追加の行為は、従来の製造プロセスによって実行され得る。
【００１３】
本明細書に提示された図面は、例示のみを目的としており、特定の材料、構成要素、構造、デバイス、またはシステムの実際の図であることを意図するものではない。例えば、製造技術及び／または公差の結果として、図面に描かれた形状からの変化が予想される。したがって、本明細書で説明される実施形態は、図示される特定の形状または領域に限定されると解釈されるべきではなく、例えば製造に起因する形状の逸脱を含む。例えば、箱形として図示または説明される領域は、粗い及び／または非線形の特徴を有してもよく、円形として図示または説明される領域は、いくつかの粗い及び／または線形の特徴を含んでもよい。さらに、図示されている鋭角は丸みを帯びている場合があり、逆も同様である。したがって、図に示される領域は本質的に略図であり、それらの形状は領域の正確な形状を示すことを意図したものではなく、本特許請求の範囲を限定するものではない。図面は必ずしも縮尺どおりではない。さらに、図面の間で共通する要素は同じ数値の指定を保持する場合がある。
【００１４】
本明細書で使用される場合、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（含む）」、「ｈａｖｉｎｇ（有する）」という用語、及びそれらの文法的同等物は、追加の、列挙されていない要素または方法のステップを除外しない、包括的つまりオープンエンドのものであるが、より限定的な用語「ｃｏｎｓｉｓｔ  ｏｆ（からなる）」ならびに「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ（から本質的になる）」及びそれらの文法的同等物も含む。本明細書で使用される場合、材料、構造、特徴、または方法行為に関する「ｍａｙ（し得る）」という用語は、本開示の実施形態の実装での使用が考えられることを示し、そのような用語はより制限的な用語「ｉｓ」よりも優先的に使用され、他の互換性のあるそれらと組み合わせて使用できる材料、構造、機能、及び方法を除外するべき、または除外せねばならないと示唆することを避けるようにする。
【００１５】
本明細書で使用される場合、「ｂｅｌｏｗ（下）」、「ｌｏｗｅｒ（下側）」、「ｂｏｔｔｏｍ（下）」、「ａｂｏｖｅ（上）」、「ｏｖｅｒ（上）」、「ｕｐｐｅｒ（上側）」、「ｔｏｐ（上部）」などの空間的に相対的な用語は、図に示すとき、ある要素または機能と別の要素（複数可）または機能（複数可）との関係を説明するための説明を容易にするために使用され得る。特に明記しない限り、空間的に相対的な用語は、図に描かれている方向に加えて、材料の異なる方向を包含することを意図している。例えば、図の素材が逆になっている場合、他の要素または特徴の「ｏｖｅｒ（上）」または「ａｂｏｖｅ（上）」または「ｏｎ（上）」または「ｏｎ  ｔｏｐ  ｏｆ（上）」と記載されている要素は、他の要素または特徴の「ｂｅｌｏｗ（下）」または「ｂｅｎｅａｔｈ（下）」または「ｕｎｄｅｒ（下）」または「ｏｎ  ｂｏｔｔｏｍ  ｏｆ（下）」に配置される。したがって、「ｏｖｅｒ（上に）」という用語は、用語が使用される文脈に応じて、上と下の両方の向きを包含することができ、これは当業者には明らかである。材料は、別の方法で方向付けられ（例えば、９０度回転、逆転、反転）、それに応じて本明細書で使用される空間的に相対的な記述子が解釈されてもよい。
【００１６】
本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈からそうでないことが明確に示されていない限り、複数形も含むことを意図している。
【００１７】
本明細書で使用される場合、「及び／または」という用語は、列挙された関連する品目の１つまたは複数のありとあらゆる組み合わせを含む。
【００１８】
本明細書で使用される場合、「構成された」という用語は、構造及び装置の１つ以上の  操作を所定の方法で容易にする少なくとも１つの構造及び少なくとも１つの装置の１つ以上のサイズ、形状、材料組成、材料分布、配向、及び配置を示す。
【００１９】
本明細書で使用する場合、所与のパラメータ、特性、または条件に関して「実質的に」という用語は、所与のパラメータ、特性、または条件が、許容可能な製造公差内など、ある程度のばらつきがあることを当業者が理解することを意味し、その程度を含む。例として、実質的に満たされる特定のパラメータ、特性、または条件に応じて、パラメータ、特性、または条件は、少なくとも９０．０％が満たされ、少なくとも９５．０％が満たされ、少なくとも９９．０％が満たされ、少なくとも９９．９％が満たされ、または１００．０％さえも満たされ得る。
【００２０】
本明細書で使用するとき、所与のパラメータに関する用語「ａｂｏｕｔ（約）」は、述べられた値を含み、文脈によって指示される意味を有する（例えば、所与のパラメータの測定に関連する誤差の程度を含む）。
【００２１】
本明細書で使用する場合、「地中掘削ツール」及び「地中掘削ビット」という用語は、地下形成内の坑井の形成または拡大中の掘削に使用される任意のタイプのビットまたはツールを意味し、含み、例えば、固定カッタービット、ローラーコーンビット、パーカッションビット、コアビット、エキセントリックビット、バイセンタービット、リーマー、ミル、ドラッグビット、ハイブリッドビット（例えば、固定切削要素と組み合わせた回転式構成要素）、及びその他の当技術分野で知られているドリルビットとツールを含む。
【００２２】
本明細書で使用される場合、「多結晶コンパクト」という用語は、多結晶材料を形成するために使用される前駆体組成物または材料への圧力の適用（例えば、圧縮）を伴うプロセスによって形成される多結晶材料を含む任意の構造を意味し、含む。次に、本明細書で使用される場合、「多結晶材料」という用語は、粒間結合によって直接互いに結合される材料の複数の粒子または結晶を含む任意の材料を意味し、含む。材料の個々の粒子の結晶構造は、多結晶材料内の空間でランダムに配向されていてもよい。
【００２３】
本明細書で使用される場合、「粒間結合」という用語は、硬質材料の隣接する粒子内のいずれかの原子間の直接的な原子結合（例えば、共有結合、金属結合など）を意味し、含む。
【００２４】
本明細書で使用するとき、「硬質材料」という用語は、約３，０００Ｋｇｆ／ｍｍ２（２９，４２０ＭＰａ）以上のヌープ硬度値を有する任意の材料を意味し、含む。硬質材料の非限定的な例には、ダイヤモンド（例えば、天然ダイヤモンド、合成ダイヤモンド、またはそれらの組み合わせ）、及び立方晶窒化ホウ素が含まれる。
【００２５】
本明細書で使用される場合、「触媒コバルト」という用語は、コバルト（Ｃｏ）の触媒結晶形を意味し、含む。次に、Ｃｏの「触媒結晶形」とは、不規則な面心立方（ＦＣＣ）ガンマ（γ）相（ＦＣＣ（γ））Ｃｏを示す。ＦＣＣ（γ）Ｃｏは、ＦＣＣ格子のＣｏ原子が、不規則な位置で他の（例えば、置換）原子で置換されるとき、「不規則な」構成を呈する。対照的に、ＦＣＣ（γ）Ｃｏは、ＦＣＣ格子のＣｏ原子が規則的な位置で他の原子で置換されると、「規則正しい」配置を示す。ＦＣＣ（γ）Ｃｏが不規則な構成を示すのか、規則のある構成を示すのかの検出は、Ｘ線回折技術を使用して、または磁気相の検出で実証できる。
【００２６】
図１は、本開示の実施形態による、切削要素用の支持基板を形成する方法１００を示す簡略化された流れ図である。以下でさらに詳細に説明するように、方法１００は、前駆体組成物形成プロセス１０２及び圧密化プロセス１０４を含む。以下に提供される説明により、本明細書に記載の方法が様々な用途で使用され得ることが、当業者に容易に明らかになる。本開示の方法は、均質化バインダー中に分散された硬質材料の粒子を含む圧密構造を形成することが望まれるときは、いつでも使用することができる。
【００２７】
図１を参照すると、前駆体組成物形成プロセス１０２は、コバルト（Ｃｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、及び炭素（Ｃ）及びタングステン（Ｗ）の１つ以上を含む予備粉末を炭化タングステン（ＷＣ）粉末、バインダー、及び任意に、１つまたは複数の添加剤と組み合わせて（例えば、混合して）前駆体組成物を形成することを含む。予備粉末は、例えば、孤立性合金粒子（例えば、孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子、孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ合金粒子）及び／または孤立性元素（例えば、非合金）粒子（例えば、孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、孤立性Ｃ粒子、孤立性Ｗ粒子）を含み得る。前駆体組成物形成プロセス１０２の間、予備粉末の孤立性粒子（例えば、孤立性合金粒子及び／または孤立性元素粒子）は、ＷＣ粉末の孤立性ＷＣ粒子及び添加剤（複数可）（存在する場合）に対して分配されてもよく、以下にさらに詳細に説明するように、熱的に安定した切削テーブル（例えば、熱的に安定したＰＤＣテーブル）を含む切削要素の形成を達成できる統合構造（例えば、支持基板）の形成を促進する。
【００２８】
予備粉末は、圧密化プロセス１０４を通じて、ＷＣ粒子と、所望の量のＣｏ、Ａｌ、Ｗ、及びＣ（存在する場合、添加剤（複数可）の個々の要素（複数可）も）を含む均質化バインダーとで形成されてそれらを含む圧密構造の形成を促進することができる、任意の量のＣｏ、Ａｌ、及び１つ以上のＣ及びＷを含むことができる。したがって、予備粉末中のある量のＣｏ、Ａｌ、及びＣ及びＷの１つ以上（例えば、孤立性合金粒子及び／またはその孤立性元素粒子の配合及び相対的な量により実施されるとき）は、孤立性ＷＣ粉末のＷ及びＣの量（例えば、その孤立性ＷＣ粉末の配合及び相対的な量によって達成されるとき）、及び圧密構造の均質化バインダーの形成を促進する添加剤（複数可）（存在する場合）の量に少なくとも部分的に基づいて、選択することができる。次に、以下でさらに詳細に説明するように、均質化バインダーの材料組成（Ｃｏ、Ａｌ、Ｗ、Ｃ、及びその中の他のいずれかの元素（複数可）の相対的な量を含む）は、均質化バインダーの所望の融解特性、相互結合ダイヤモンド粒子を含むコンパクトな構造（例えば、ＰＤＣテーブルなどの切削テーブル）の形成のための均質化バインダーの所望される触媒特性、及び形成後に相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間内に残る均質化バインダーの諸部分からの熱安定性材料の形成により達成されるコンパクトな構造の所望される熱安定性特性に少なくとも部分的に基づいて、選択することができる。
【００２９】
非限定的な例として、予備粉末は、約１重量パーセント（ｗｔ％）のＡｌから約１５．０ｗｔ％のＡｌ、約８３ｗｔ％のＣｏから約９８．７５ｗｔ％のＣｏ、及び約０．２５ｗｔ％のＣから約２．０ｗｔ％のＣを含み得る。予備粉末中の比較的高い濃度のＡｌは、例えば、前駆体組成物から後続的に形成される均質化バインダー（例えば、Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ−Ｗの均質化合金バインダー）を使用して形成されたコンパクトな構造（例えば、ＰＤＣテーブルなどの切削テーブル）の熱安定特性を向上させ得るが、また、比較的低いＡｌ濃度を有する均質化バインダーに比べて、均質化バインダーの融解温度範囲を増加及び／または広げることができる。予備粉末中の比較的高い濃度のＣｏは、例えば、相互結合ダイヤモンド粒子の形成のために、後続的に形成される均質化バインダーの触媒特性（例えば、炭素溶解度及び液相輸送）を高め得るが、その使用及び操作中にコンパクトな構造内に存在する過剰な（例えば、未反応の）触媒Ｃｏによって促進される相互結合ダイヤモンド粒子の他の形態または炭素相への逆変換に起因して、均質化バインダーを使用して形成されたコンパクトな構造の熱安定性を低下させ得る。予備粉末中の比較的高い濃度のＣは、例えば、炭化物沈殿物の形成を通じて均質化バインダーによって形成されたコンパクトな構造の熱安定性特性を向上させる可能性がある。上昇したＣレベルは、単一変量及び不変反応ラインへの融解及び固化経路を修正することにより、均質化バインダーの融解特性を修正（例えば、抑制）し得る。
【００３０】
いくつかの実施形態において、予備粉末の材料組成は、ＷＣ粉末及び任意の添加剤（複数可）の材料組成に対して選択され、前駆体組成物から引き続き形成される均質化バインダーを使用して形成されるコンパクトな構造（例えば切削テーブル、例えばＰＤＣテーブル）の隙間空間内の触媒であるＣｏの量を最小化する。例えば、予備粉末は、ある量のＡｌならびにＣ及びＷの１つ以上を含み得、それらはＷＣ粉末及び添加剤（複数可）（存在する場合）からの他の元素と共に、形成後にコンパクトな構造の隙間空間にいずれの触媒Ｃｏをも残さない相間結合ダイヤモンド粒子を含むコンパクトな構造の形成を促進するのに十分な量のＣｏを含む均質化バインダー（例えば、Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ−Ｗ均質化合金バインダー）の形成を促進する。予備粉末の材料組成は、例えば、ある体積の硬質材料（例えば、ある体積のダイヤモンド粉末）への均質化バインダーの浸透から生じる触媒Ｃｏの完全な（例えば、１００パーセントの）反応を促進するように選択され得る。予備粉末中のある量のＣｏ、Ａｌ、及びＣ及びＷの１つ以上は、その後形成される均質化バインダーの融解温度範囲が、コンパクトな構造を形成するある体積の硬質材料を熱処理（例えば焼結）するのに適した温度範囲内になるように選択することもできる。いくつかの実施形態では、予備粉末は、約８６ｗｔ％のＣｏ、約１３ｗｔ％のＡｌ、及び約０．９ｗｔ％のＣを含む。
【００３１】
さらなる実施形態では、予備粉末の材料組成は、均質化バインダーを使用して形成されるコンパクトな構造の隙間空間内に残る触媒Ｃｏの量を最小限にするために調合された均質化バインダーよりも、比較的低い融解温度範囲及び／または比較的狭い融解温度範囲を有する均質化バインダーの後続的な形成を促進するＷＣ粉末及び任意の添加剤（複数可）の材料組成に関連して選択される。予備粉末の材料組成は、均質化バインダーがある量の硬質材料（例えば、ある量のダイヤモンド粉末）に浸透することにより生じる触媒Ｃｏの部分的な反応（例えば、１００パーセント未満、例えば９０パーセント以下、８０パーセント以下、または７０パーセント以下）を促進することができる。したがって、コンパクトな構造は、その隙間空間内に触媒Ｃｏを含んでもよい。しかし、以下でさらに詳細に説明するように、コンパクトな構造の相互結合ダイヤモンド粒子は、１つまたは複数の他の材料（例えば、金属間化合物の沈殿物、炭化物の沈殿物など）によって触媒Ｃｏから少なくとも部分的に保護されてもよい。いくつかの実施形態では、予備粉末は、約８９ｗｔ％のＣｏ、約９．２ｗｔ％のＡｌ、及び約０．８ｗｔ％のＣを含む。
【００３２】
いくつかの実施形態では、予備粉末の孤立性粒子の少なくとも一部（例えば、すべて）は、Ｃｏ、Ａｌ、及びＣ及びＷの１つまたは複数の合金で個別に形成されてそれらを含む孤立性合金粒子を含む。例えば、予備粉末の孤立性粒子の少なくとも一部（例えば、すべて）は、Ｃｏ、Ａｌ、及びＣの合金で個別に形成され、それらを含む孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子を含み得、及び／または予備粉末の孤立性粒子の少なくとも一部（例えば、すべて）は、Ｃｏ、Ａｌ、及びＷの合金で個別に形成され、それらを含む孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ合金粒子を含み得る。孤立性合金粒子のそれぞれは、実質的に同じ成分（例えば、Ｃｏ、Ａｌ、及びＣ及びＷの１つ以上）及び孤立性合金粒子の互いの成分の比を含み得、または孤立性合金粒子の１つ以上は、予備粉末が全体として、所望の所定の比率のＣｏ、Ａｌ、及びＣ及びＷの１つ以上を含む限り、予備合金粒子の他の１つ以上とは異なる成分及び／または異なる成分の比を含むことができる。いくつかの実施形態では、予備粉末は、互いに実質的に同じ量のＣｏ−Ａｌ−Ｃを有する孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子で形成され、これを含む。さらなる実施形態では、予備粉末は、互いに異なる量のＣｏ、Ａｌ、及びＣの２つ以上を有する孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子で形成され、これを含む。さらなる実施形態では、予備粉末は、互いに実質的に同じ量のＣｏ−Ａｌ−Ｗを有する孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ合金粒子で形成され、これを含む。さらにさらなる実施形態では、予備粉末は、互いに異なる量のＣｏ、Ａｌ、及びＷの２つ以上を有する孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ合金粒子で形成され、これを含む。またさらなる実施形態では、予備粉末は、孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子及び孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ合金粒子から形成され、それらを含み、孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子は、互いに実質的に同じまたは異なる量のＣｏ、Ａｌ、及びＣを有し、孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ合金粒子は、互いに実質的に同じまたは異なる量のＣｏ、Ａｌ、及びＷを有する。
【００３３】
予備粉末に含まれる場合、孤立性合金粒子（例えば、孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子及び／または孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ合金粒子）は、従来のプロセス（例えば、ボールミリングプロセス、アトライターミリングプロセス、低温粉砕プロセス、ジェットミリングプロセス、粉末霧化プロセスなど）によって形成され得る。これらは本明細書には記載されていない。非限定的な例として、Ｃｏ、Ａｌ、及び１つ以上のＣ（例えば、ランプブラック、グラファイトなど）及びＷ、それらの合金、及び／またはそれらの組み合わせの粒子から形成され、これらを含む初期の粉末が、混合構造（例えば、混合球、混合バーなど）を含むアトライターミルに供給でき、その後、孤立性合金粒子が形成されるまで機械的合金化プロセスに供してもよい。機械的合金化プロセス中に、混合構造と初期の粉末との衝突により、異なる材料の粒子（例えば、Ｃｏ粒子、Ａｌ粒子、グラファイト粒子、Ｗ粒子、合金粒子、それらの組み合わせなど）が互いに破損及び／または溶接または塗抹され得る。機械的溶接プロセス中に比較的大きな粒子が破損し得、比較的小さな粒子が一緒に溶接し得、最終的には、実質的に同じ割合の初期の粉末において初期の粉末の成分の実質的に均一な混合物をそれぞれ個別に含む孤立性合金粒子を形成する。別の非限定的な例として、合金材料は、従来の溶融及び混合プロセスによって形成でき、その後、合金材料は、１つまたは複数の従来の霧化プロセスによって孤立性合金粒子に形成され得る。
【００３４】
追加の実施形態では、予備粉末の孤立性粒子の少なくとも一部（例えば、すべて）は、１つ以上の孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、及び孤立性Ｃ粒子（例えば、孤立性グラファイト粒子、孤立性グラフェン粒子、孤立性フラーレン粒子、孤立性カーボンナノファイバー、孤立性カーボンナノチューブなど）、及び孤立性元素Ｗ粒子などの孤立性元素粒子を含む。予備粉末は、任意の量の孤立性元素状Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、孤立性元素Ｃ粒子、及び孤立性元素Ｗ粒子を含むことができ、予備粉末全体として所望の所定の比率のＣｏ、Ａｌ、Ｃ、及びＷを含むことができる。予備粉末に含まれる場合、孤立性元素粒子（例えば、孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、孤立性Ｃ粒子、孤立性元素Ｗ粒子）は、従来のプロセス（例えば、従来のミリングプロセス）によって形成され得る。それは、本明細書では説明しない。
【００３５】
予備粉末は、孤立性合金粒子（例えば、孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子及び／または孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ粒子）を含んでもよいが、孤立性元素粒子（例えば、孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、孤立性Ｃ粒子、孤立性元素Ｗ粒子）は実質的に含み得ない；孤立性元素粒子（例えば、孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、及び孤立性Ｃ粒子及び孤立性元素Ｗ粒子の１つ以上）を含み得るが、孤立性合金粒子（例えば、孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子及び孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ粒子）を実質的に含み得ない；または、孤立性合金粒子（例えば、孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子及び／または孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ合金粒子）と孤立性元素粒子（例えば、孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、孤立性Ｃ粒子、及び孤立性元素Ｗ粒子の１つ以上）の組み合わせを含み得る。一部の実施形態では、予備粉末は、孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子のみを含む。追加の実施形態では、予備粉末は、孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、及び孤立性Ｃ粒子のみを含む。さらに追加の実施形態では、予備粉末は孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ合金粒子のみを含む。さらに追加の実施形態では、予備粉末は、孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、及び孤立性元素Ｗ粒子のみを含む。またさらに追加の実施形態では、予備粉末は、孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子、及び孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、及び孤立性Ｃ粒子の１つ以上（例えば、それぞれ）を含む。さらなる実施形態において、予備粉末は、孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ合金粒子、及び孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、及び孤立性元素Ｗ粒子の１つ以上（例えば、それぞれ）を含む。またさらなる実施形態では、予備粉末は、孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ合金粒子及び孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子のみを含む。またさらなる実施形態では、予備粉末は、孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ合金粒子、孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子、及び孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、孤立性Ｃ粒子、及び孤立性元素Ｗ粒子の１つ以上（例えば、それぞれ）を含む。
【００３６】
予備粉末の孤立性粒子（例えば、孤立性合金粒子及び／または孤立性元素粒子）のそれぞれは、約１０００マイクロメートル（μｍ）以下の粒径などの所望の粒径を個々に示し得る。孤立性粒子は、例えば、孤立性のマイクロサイズの複合粒子及び孤立性のナノサイズの複合粒子のうちの１つ以上を含み得る。本明細書で使用される場合、「マイクロサイズ」という用語は、約１μｍから約１０００μｍの範囲、例えば約１μｍから約５００μｍ、約１μｍから約１００μｍ、または約１μｍから約５０μｍの粒径を意味し、含む。本明細書で使用される場合、「ナノサイズ」という用語は、１μｍ未満、例えば約５００ナノメートル（ｎｍ）以下、または約２５０ｎｍ以下の粒径を意味し、含む。加えて、孤立性粒子のそれぞれは、球形、六面体形、楕円形、円筒形、円錐形、または不規則な形状の１つまたは複数などの所望の形状を個々に示してもよい。
【００３７】
予備粉末の孤立性粒子（例えば、孤立性合金粒子及び／または孤立性元素粒子）は、孤立性粒子のそれぞれが実質的に同じサイズ及び実質的に同じ形状を示す単分散であってもよく、または孤立性粒子の少なくとも１つが、少なくとも１つの他の孤立性粒子とは異なる粒径及び異なる形状のうちの１つ以上を示す、多分散であってもよい。いくつかの実施形態において、予備粉末の孤立性粒子は、マルチモーダル（例えば、バイモーダル、トリモーダルなど）の粒子（例えば、粒）の大きさの分布を有する。例えば、予備粉末は、比較的大きい孤立性粒子と比較的小さい孤立性粒子の組み合わせを含んでもよい。予備粉末のマルチモーダル粒径分布は、例えば、以下でさらに詳細に説明するように、圧密構造（例えば、支持基板）の後続的な形成のための望ましい粒子充填特性を前駆体組成物に付与し得る。追加の実施形態では、予備粉末は単峰性の粒径分布を有する。例えば、予備粉末の孤立性粒子のすべては、実質的に同じ粒径を示し得る。
【００３８】
ＷＣ粉末のＷＣ粒子は、化学量論量またはほぼ化学量論量のＷ及びＣを含むことができる。孤立性ＷＣ粒子中のＷ及びＣの相対的な量は、予備粉末、孤立性ＷＣ粒子、及び添加剤（複数可）（存在する場合）の孤立性粒子の量及び材料組成に少なくとも部分的に基づいて選択することができ、それは圧密化プロセス１０４を通して、ＷＣ粒子と、望ましい所定の量のＣｏ、Ａｌ、Ｗ、Ｃ（及び存在する場合添加剤（複数可）の個々の元素）を含む均質化バインダーで形成され、それらを含む圧密構造（支持基板など）の形成を促進する。いくつかの実施形態では、ＷＣ粉末の孤立性ＷＣ粒子のそれぞれは、化学量論量のＷ及びＣを含む。追加の実施形態では、ＷＣ粉末の孤立性ＷＣ粒子の１つ以上は、ＷＣを形成するために化学量論的に必要とされる量よりも過剰な量のＣを含む。さらなる実施形態では、ＷＣ粉末の孤立性ＷＣ粒子の１つ以上は、ＷＣを形成するために化学量論的に必要とされる量よりも過剰な量のＷを含む。
【００３９】
ＷＣ粉末の孤立性ＷＣ粒子のそれぞれは、約１０００μｍ以下の粒径などの所望の粒径を個々に示し得る。孤立性ＷＣ粒子は、例えば、孤立性のマイクロサイズのＷＣ粒子及び孤立性のナノサイズのＷＣ粒子のうちの１つ以上を含み得る。加えて、孤立性ＷＣ粒子のそれぞれは、球形、六面体形、楕円形、円筒形、円錐形、または不規則な形状のうちの１つまたは複数などの所望の形状を個々に示してもよい。
【００４０】
ＷＣ粉末の孤立性ＷＣ粒子は、孤立性ＷＣ粒子のそれぞれが実質的に同じサイズ及び形状を示す単分散であってもよく、または孤立性ＷＣ粒子の少なくとも１つが他の孤立性ＷＣ粒子の少なくとも１つと異なる粒径と異なる形状の１つ以上を示す多分散であってもよい。いくつかの実施形態において、ＷＣ粉末は、マルチモーダル（例えば、バイモーダル、トリモーダルなど）の粒子（例えば、粒）の大きさの分布を有する。例えば、ＷＣ粉末は、比較的大きい孤立性ＷＣ粒子と比較的小さい孤立性ＷＣ粒子との組み合わせを含み得る。追加の実施形態では、ＷＣ粉末は単峰性の粒度分布を有する。例えば、ＷＣ粉末の孤立性ＷＣ粒子のすべては、実質的に同じ粒径を示し得る。
【００４１】
孤立性ＷＣ粒子を含むＷＣ粉末は、従来のプロセスによって形成することができる。それらは、本明細書には記載されていない。
【００４２】
バインダーの因子は、後続の処理中に前駆体組成物が所望の形状を保持することを可能にし、後続の処理の間に除去（例えば、揮発）することができる任意の材料を含むことができる。非限定的な例として、バインダーの因子は、ワックス（例えば、パラフィンワックス）などの有機化合物を含んでもよい。いくつかの実施形態では、前駆体組成物の結合因子はパラフィンワックスである。
【００４３】
添加剤（複数可）は、存在する場合、１つ以上の望ましい材料特性（例えば、破壊靭性、強度、硬度、硬化性、耐摩耗性、熱膨張係数、熱伝導率、耐食性、耐酸化性、強磁性など）を前駆体組成物から後続的に形成される圧密構造（例えば、支持基板）に付与するように配合され、及び／または圧密構造を使用して所望の特性（例えば、耐摩耗性、耐衝撃性、熱安定性など）を有するコンパクトな構造（例えば、ＰＤＣテーブルなどの切削テーブル）の形成を促進する材料組成を、後続的に形成される圧密構造の均質化バインダーに付与する、任意の材料（複数可）を含み得る。非限定的な例として、添加剤（複数可）は、元素の周期表のＩＩＩＡ族（例えば、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ））、ＩＶＡ族（例、炭素（Ｃ））、ＩＶＢ族（例えば、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ））、ＶＢ族（例えば、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ））、ＶＩＢ族（例えば、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ））、ＶＩＩＢ族（例えば、マンガン（Ｍｎ）、レニウム（Ｒｅ））、ＶＩＩＩＢ族（例えば、鉄（Ｆｅ）、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ））、ＩＢ族（例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ））、及びＩＩＢ族（例えば、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ））の１つまたは複数の１つまたは複数の元素を含むことができる。いくつかの実施形態において、添加剤（複数可）は、それぞれ個別にＢ、Ａｌ、Ｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、及びＣｄの１つ以上を含む孤立性粒子を含む。
【００４４】
前駆体組成物を形成するために使用される予備粉末、ＷＣ粉末、結合因子、及び添加剤（複数可）（存在する場合）の量は、予備粉末、ＷＣ粉末、及び添加剤（複数可）（存在する場合）の構成（例えば、材料の組成、サイズ、形状）に少なくとも部分的に基づいて選択でき、この添加剤は、圧密化プロセス１０４を介して、ＷＣ粒子と、所望の所定量のＣｏ、Ａｌ、Ｗ、及びＣ（ならびに、存在する場合は添加剤（複数可）の個々の元素）を含む均質化バインダーで形成され、それらを含む圧密構造の形成を促進するものである。非限定的な例として、前駆体組成物は約５ｗｔ％〜約１５ｗｔ％の予備粉末、約８５ｗｔ％〜約９５ｗｔ％のＷＣ粉末、約０ｗｔ％〜約５ｗｔ％の添加剤（複数可）、及び残りの結合因子（例えば、パラフィンワックス）を含むことができる。予備粉末が孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ粒子のみを含む場合、前駆体組成物は、例えば、約５ｗｔ％〜約１５ｗｔ％の孤立性予備粒子、約８５ｗｔ％〜約９５ｗｔ％の孤立性ＷＣ粒子、約０ｗｔ％〜約５ｗｔ％の添加剤（複数可）、及び残りの結合因子を含むことができる。予備粉末が孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素状Ａｌ粒子、及び孤立性Ｃ粒子のみを含む場合、前駆体組成物は、例えば、約４ｗｔ％〜約１５ｗｔ％の孤立性元素Ｃｏ粒子、約０．０５ｗｔ％〜約３ｗｔ％の孤立性元素Ａｌ粒子、約０．０１３ｗｔ％〜約０．３ｗｔ％の孤立性Ｃ粒子、約８５ｗｔ％〜約９５ｗｔ％の孤立性ＷＣ粒子、約０ｗｔ％〜約５ｗｔ％の添加剤（複数可）、及び残りの結合因子を含み得る。一部の実施形態では、前駆体組成物は、約１２ｗｔ％のＣｏ−Ａｌ−Ｃ粒子、及び約８８ｗｔ％の孤立性ＷＣ粒子を含む。さらなる実施形態において、前駆体組成物は、約１０．３ｗｔ％の孤立性元素Ｃｏ粒子、約１．６ｗｔ％の孤立性元素Ａｌ粒子、約０．１ｗｔ％の孤立性Ｃ粒子、及び約８８ｗｔ％の孤立性ＷＣ粒子を含む。さらなる実施形態では、前駆体組成物は、約１０．７ｗｔ％の孤立性元素Ｃｏ粒子、約１．２ｗｔ％の孤立性元素Ａｌ粒子、約０．１ｗｔ％の孤立性Ｃ粒子、及び約８８ｗｔ％の孤立性ＷＣ粒子を含む。
【００４５】
前駆体組成物は、予備粉末、ＷＣ粉末、結合因子、添加剤（複数可）（存在する場合）、及び少なくとも１つの流体材料（例えば、アセトン、ヘプタンなど）を混合することにより形成され得る。これは、混合物を形成するために、１つ以上の従来のプロセス（例えば、ボールミリングプロセス、アトライターミリングプロセス、クライオミリングプロセス、ジェットミリングプロセスなどの従来のミリングプロセス）を使用して結合因子を分解及び分散させるように配合される。予備粉末、ＷＣ粉末、結合因子、添加剤（複数可）（存在する場合）、及び流体材料は、任意の順序で組み合わせることができる。いくつかの実施形態では、予備粉末とＷＣ粉末が組み合わされ（例えば、第１のミリングプロセスを使用）、その後、結合因子と流体材料が得られた混合物と組み合わされる（例えば、第２のミリングプロセスを使用して）。混合プロセス中に、異なる粒子（例えば、予備粉末の孤立性粒子、ＷＣ粉末の孤立性ＷＣ粒子、添加剤（複数可）粒子（存在する場合）など）間の衝突により、異なる粒子の少なくとも一部が破損及び／または溶接または塗抹され得る。例えば、混合プロセス中に、予備粉末の孤立性粒子の少なくともいくつかの材料（例えば、元素、合金）をＷＣ粉末のＷＣ粒子の表面に移して、Ｃｏ、Ａｌ、及びＣ及びＷの１つ以上を含む合金でコーティングされたＷＣを含む複合粒子を形成することができる。その後、流体材料を除去（例えば、蒸発）させ、予備粉末のいずれかの残りの孤立性粒子、ＷＣ粉末のいずれかの残りの孤立性ＷＣ粒子、いずれかの複合粒子（例えば、Ｃｏ、Ａｌ、及びＣ及びＷの１つ以上を含む合金でコーティングされたＷＣを含む粒子）、いずれかの残りの添加剤粒子、及び予備粉末の孤立性粒子、ＷＣ粉末の孤立性ＷＣ粒子、及び添加剤（複数可）の構成要素を含むいずれかのその他の粒子及びその周囲に、結合因子を残すことができる。
【００４６】
引き続き図１を参照すると、前駆体組成物形成プロセス１０２に続いて、前駆体組成物は、均質化バインダー内に分散されたＷＣ粒子を含む圧密構造を形成するために、圧密化プロセス１０４にかけられる。均質化バインダーは、例えば、Ｃｏ、Ａｌ、Ｗ、及びＣの実質的に均質な合金、ならびに前駆体組成物中に存在する１つまたは複数の添加剤（存在する場合）の元素（複数可）を含み得る。いくつかの実施形態では、均質化バインダーは均質化されたＣｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃ合金を含む。均質化バインダー中のＣｏ、Ａｌ、Ｗ、Ｃ、及び他の元素（存在する場合）の量は、前駆体組成物に含まれるＣｏ、Ａｌ、Ｗ、Ｃ、及び他の元素（存在する場合）の量に少なくとも部分的に依存し得る。例えば、均質化バインダーは、前駆体組成物と実質的に同じ量の少なくともＣｏ及びＡｌ、ならびに圧密化プロセス１０４の間のＷＣ粒子からのＷの溶解、及び圧密化プロセス１０４中の異なる成分（例えば、Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子、ＷＣ粒子など）のＣからの移行及び／またはその維持から生じる少なくともＷ及びＣの修正量を含み得る。
【００４７】
圧密構造（例えば、支持基板）は、任意の所望の寸法及び任意の所望の形状を示すように形成されてもよい。圧密構造の寸法及び形状は、以下でさらに詳しく説明するように、圧密構造上にその後形成及び／または取り付けられるコンパクトな構造（例えば、ＰＤＣテーブルなどの切削テーブル）の所望の寸法及び所望の形状に少なくとも部分的に依存し得る。いくつかの実施形態では、圧密構造は、円柱状の形状を示すように形成される。追加の実施形態では、圧密構造は、ドームの形状、円錐の形状、円錐台の形状、角柱の形状、角錐の形状、錐台の形状、フィンの形状、柱の形状、スタッドの形状、または不規則な形状などの異なる形状を示すように形成される。したがって、圧密構造は、円形、半円形、卵形、正方晶（例えば、正方形、長方形、台形、台形様の形、平行四辺形など）、三角形、楕円形、または不規則な形状を含むがこれらに限定されない任意の所望の横断面形状を示すように形成されてもよい。
【００４８】
圧密化プロセス１０４は、前駆体組成物を圧密構造の形状にほぼ対応する形状を有するグリーン構造に形成すること、グリーン構造を少なくとも１つの高密度化プロセス（例えば、焼結プロセス、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）プロセス、焼結ＨＩＰプロセス、ホットプレスプロセスなど）にさらして少なくとも部分的に（例えば、実質的に）均質化されるバインダー内に分散されたＷＣ粒子を含む圧密構造を形成すること、及び任意で、少なくとも部分的に均質化されるバインダーをさらに均質化するため、少なくとも１つの補足的均質化プロセスに圧密構造をさらすことを含み得る。本明細書で使用される場合、「グリーン」という用語は、未焼結を意味する。したがって、本明細書で使用する場合、「グリーン構造」とは、複数の粒子の１つまたは複数の材料及び／または別の材料（例えば、バインダー）間の相互作用によって一緒に保持され得る複数の粒子を含む非焼結構造を意味し、またそれらを含む。
【００４９】
前駆体組成物は、本明細書では詳細に説明されていない従来のプロセスを介してグリーン構造に形成されてもよい。例えば、前駆体組成物は、圧密構造の所望の形状（例えば、円柱形）に相補的な形状を有する容器（例えば、キャニスター、カップなど）の空洞に設けられてもよく、その後、前駆体組成物は、少なくとも１つのプレスプロセス（例えば、前駆体組成物を実質的に加熱することなく前駆体組成物が圧縮圧力を受けるプロセスなどのコールドプレスプロセス）にかけられ、グリーン構造を形成するのでよい。プレスプロセスは、例えば、容器の空洞内の前駆体組成物を、約１３８メガパスカル（ＭＰａ）（１平方インチあたり約１０トン（トン／平方インチ））以上、例えば、約１３８ＭＰａ（約１０トン／平方インチ）〜約４１４ＭＰａ（約３０トン／平方インチ）の範囲内の圧力にさらすことができる。
【００５０】
グリーン構造の形成を形成することに続いて、グリーン構造から結合因子を除去してもよい。例えば、グリーン構造は、真空または高温で流れる水素によって脱ワックス化させてもよい。次いで、得られた（例えば、脱ワックス化させた）構造に、部分焼結（例えば、予備焼結）プロセスを施して、そのハンドリングに十分な強度を有するブラウン構造を形成することができる。
【００５１】
ブラウン構造の形成に続いて、ブラウン構造は、少なくとも部分的に均質化されるバインダーに分散されたＷＣ粒子を含む圧密構造を形成するために、ブラウン構造に十分な熱と圧力を適用する高密度化プロセス（例えば、焼結プロセス、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）プロセス、焼結ＨＩＰプロセス、ホットプレスプロセスなど）にかけられてもよい。非限定的な例として、ブラウン構造は、シーリング材（例えば、グラファイト箔）で包まれても、その後、高温のセルフシーリング材で作られた容器に入れられてもよい。容器は、適切な圧力伝達媒体（例えば、ガラス粒子、セラミック粒子、グラファイト粒子、塩粒子、金属粒子など）で満たされてもよく、包まれたブラウン構造が圧力伝達媒体内に備えられてもよい。容器は、包まれたブラウン構造及びその中の圧力伝達媒体とともに、ブラウン構造を少なくとも部分的に（例えば、実質的に）圧密化し、圧密構造を形成するためにプレス（例えば、機械プレス、油圧プレスなど）によって加えられるアイソスタティック（例えば均一）圧力下での、均質化バインダー（例えば均質化されたＣｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃ合金バインダー）の形成を促進する圧密化温度まで加熱され得る。圧密化温度は、ブラウン構造を形成するために使用される予備粉末の少なくとも孤立性粒子（例えば、孤立性合金粒子及び／または孤立性元素粒子）の固相線温度より高い温度であり得（例えば、孤立性粒子の液相線温度以上の温度、孤立性粒子の固相線温度と液相線温度の間の温度など）、加えられる圧力は、約１０メガパスカル（ＭＰａ）以上（例えば、約５０ＭＰａ以上、約１００ＭＰａ以上、約２５０ＭＰａ以上、約５００ＭＰａ以上、約７５０ＭＰａ以上、約１．０以上ギガパスカル（ＧＰａ）など）であってよい。高密度化プロセス中に、ブラウン構造に存在するＷＣ粒子及び／または添加剤（複数可）（存在する場合）の１つまたは複数の要素が溶融Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金に拡散して均一に混ざり、圧密構造の少なくとも部分的に均質化バインダー（例えば、均質化されたＣｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃバインダー）を形成できる。
【００５２】
先に述べたように、形成に続いて、圧密構造は、その少なくとも部分的に均質化されるバインダーをさらに均質化するための補足的均質化プロセスにかけられてもよい。実施される場合、補足的均質化プロセスは、少なくとも部分的に均質化バインダー内部のマクロ偏析を低減する（例えば、実質的に除去する）のに十分な期間、圧密構造を少なくとも部分的に均質化されるバインダーの液相線温度を超える１つ以上の温度に加熱し、得られるさらに均質化されるバインダーに単一の（例えば、１つのみの）融解温度を施すことができる。圧密構造を形成するために使用される予備粉末が孤立性元素粒子（例えば、孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、孤立性Ｃ粒子、孤立性元素Ｗ粒子）を含む実施形態などのいくつかの実施形態では、圧密構造の少なくとも部分的に均質化されるバインダーは、少なくとも部分的に均質化されるバインダーの１つ以上の領域が少なくとも部分的に均質化されるバインダーの１つ以上の他の領域とは異なる材料組成（複数可）を示すため、高密度化プロセスの後に複数の（例えば少なくとも２つの）融解温度を有し得る。そのような異なる領域は、例えば、原料粉末の混合と冷固化における有効性マージンの結果として形成される可能性がある。そのような実施形態では、補足的均質化プロセスは、少なくとも部分的に均質化されるバインダーを実質的に溶融及び均質化して、異なる材料組成（複数可）を示す領域を除去し、さらなる均質化バインダーに１つだけの融点を設けることができる。圧密構造の均質化バインダーにただ１つの融点を設けることは、以下でさらに詳細に説明されるように、圧密構造を使用する切削テーブルのその後の形成に有利であり得る。高密度化プロセスの後、圧密構造の少なくとも部分的に均質化されるバインダーがすでに実質的に均質である（例えば、他の領域と異なる材料組成（複数可）を示す領域を含まない）実施形態などの追加の実施形態では、補足的均質化プロセスは省略できる。
【００５３】
図１９は、１０．３ｗｔ％の孤立性元素Ｃｏ粒子、１．６ｗｔ％の孤立性元素Ａｌ粒子、０．１ｗｔ％の孤立性Ｃ粒子、及び８８ｗｔ％の孤立性ＷＣ粒子を含む前駆体組成物を焼結することによって形成された、部分的に均質化されたＣｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃ合金バインダー（すなわち、図１９に示す「焼結されたままの」ＤＳＣ融解曲線の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）融解曲線、及び部分的に均質化されたＣｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃ合金バインダーを補足的均質化プロセスにかけることにより形成されたさらなる均質化Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃ合金バインダー（すなわち、図１９に示される「均質化」ＤＳＣ融解曲線）の示差走査熱量測定（ＤＳＣ）融解曲線のグラフ表示である。部分的に均質化されたＣｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃ合金バインダーは、前駆体組成物を約１４００℃の温度で前駆体組成物を焼結することを含む高密度化プロセスにかけることにより形成された。冷却後、部分的に均質化されたＣｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃ合金バインダーは、前駆体組成物に対して約１５００°Ｃの温度に包含の再加熱を施して、さらに均質化されたＣｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃ合金バインダーを形成する補足的均質化プロセスにかけられた。図１９に示されるように、部分的に均質化されたＣｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃ合金バインダーは２つの異なる融点を示したが、さらに均質化されたＣｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃ合金バインダーは１つの融点のみを示した。
【００５４】
本開示の実施形態に従って形成された圧密構造（例えば、支持基板）は、本開示の実施形態による切削要素を形成するために使用され得る。例えば、図２Ａ及び図２Ｂは、支持基板に取り付けられた切削テーブルを含む切削要素を形成する方法の実施形態を示す簡略化された断面図である。以下に提供される説明により、本明細書で説明される方法が様々なデバイスで使用され得ることが当業者に容易に明らかとなる。言い換えれば、本開示の方法は、切削要素のダイヤモンドテーブル（例えば、ＰＤＣテーブル）などの切削テーブルを形成することが望まれるときはいつでも使用され得る。
【００５５】
図２Ａを参照すると、ダイヤモンド粉末２０２を容器２００内に設け、支持基板２０４をダイヤモンド粉末２０２上に直接設けることができる。容器２００は、ダイヤモンド粉末２０２及び支持基板２０４を実質的に取り囲んで保持することができる。図２Ａに示されるように、容器２００は、ダイヤモンド粉末２０２及び支持基板２０４の一部が配置され得る内側カップ２０８、内側カップ２０８が少なくとも部分的に配置され得る底部端部片２０６、及び支持基板２０４を包囲し、内側カップ２０８及び底部端部片２０６の１つ以上に結合（例えば、スエージ結合）する上部端部片２１０を含み得る。追加の実施形態では、底部端部片２０６は省略（例えば、不在に）できる。
【００５６】
ダイヤモンド粉末２０２は、孤立性ダイヤモンド粒子（例えば、孤立性天然ダイヤモンド粒子、孤立性合成ダイヤモンド粒子、それらの組み合わせなど）で形成され、それらを含むことができる。孤立性ダイヤモンド粒子は、個々に所望の粒径を示し得る。孤立性ダイヤモンド粒子は、例えば、マイクロサイズのダイヤモンド粒子及びナノサイズのダイヤモンド粒子のうちの１つまたは複数を含み得る。加えて孤立性ダイヤモンド粒子のそれぞれは、球形、六面体形、楕円形、円筒形、円錐形、または不規則な形状の少なくとも１つなどの所望の形状を個々に示してもよい。いくつかの実施形態では、ダイヤモンド粉末２０２の孤立性ダイヤモンド粒子のそれぞれは、実質的に球形の形状を示す。孤立性ダイヤモンド粒子は、孤立性ダイヤモンド粒子のそれぞれが実質的に同じ材料組成、サイズ、及び形状を示す単分散であってもよく、または孤立性ダイヤモンド粒子の少なくとも１つが少なくとも１つの他の孤立性ダイヤモンド粒子とは異なる材料組成、異なる粒径、及び異なる形状の１つ以上を示す多分散であってもよい。ダイヤモンド粉末２０２は、本明細書には記載されていない従来のプロセスによって形成されてもよい。
【００５７】
支持基板２０４は、図１を参照して本明細書で前述した方法に従って形成された圧密構造を含む。例えば、支持基板２０４は、Ｃｏ、Ａｌ、Ｗ、Ｃ、及び任意に１つ以上の他の元素（複数可）を含む均質化バインダー（例えば、実質的に均質な合金）内に分散したＷＣ粒子を含む圧密構造を含み得る。非限定的な例として、圧密構造は、約８５ｗｔ％〜約９５ｗｔ％のＷＣ粒子、約５ｗｔ％〜約１５ｗｔ％の均質化Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃバインダー、及び約０ｗｔ％〜約５ｗｔ％の添加剤（複数可）を含み得る。いくつかの実施形態では、圧密構造は、約８８ｗｔ％のＷＣ粒子、及び約１２ｗｔ％の均質化されたＣｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃバインダーを含むことができる。支持基板２０４の均質化されたＣｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃバインダーは、例えば、約６６ｗｔ％のＣｏ〜約９０ｗｔ％のＣｏ、約５．０ｗｔ％のＡｌ〜約１５ｗｔ％のＡｌ、約０．１ｗｔ％のＣ〜約０．２ｗｔ％のＣ、及び約５．０ｗｔ％のＷ〜約３０ｗｔ％のＷを含むことができる。
【００５８】
次に図２Ｂを参照すると、ダイヤモンド粉末２０２（図２Ａ）及び支持基板２０４は、切削テーブル２１２を形成するためにＨＴＨＰ処理を受けることができる。ＨＴＨＰ処理は、ダイヤモンド粉末２０２及び支持基板２０４を、ダイヤモンド粉末２０２の孤立性ダイヤモンド粒子を相互結合ダイヤモンド粒子に変換するのに十分な時間、直接加圧及び／または間接加熱セル内で高温及び高圧にさらすことを含むことができる。以下でさらに詳細に説明するように、ＨＴＨＰ処理の動作パラメータ（例えば、温度、圧力、持続時間など）は、支持基板２０４の材料組成（均質化バインダーの材料組成を含む）及びダイヤモンド粉末２０２に少なくとも部分的に依存する。非限定的な例として、加熱された加圧セル内の温度は、支持基板２０４の均質化バインダーの固相線温度より高くてもよく（例えば、固相線温度より高く液相線温度以下、液相線温度以上など）、加熱されたプレス内の圧力は、約２．０ＧＰａ以上（例えば、約３．０ＧＰａ以上、例えば約４．０ＧＰａ以上、約５．０ＧＰａ以上、約６．０ＧＰａ以上、約７．０ＧＰａ以上、約８．０ＧＰａ以上、または約９．０ＧＰａ以上）であってよい。加えて、ダイヤモンド粉末２０２及び支持基板２０４は、ダイヤモンド粉末２０２の孤立性ダイヤモンド粒子の相互結合を促進するのに十分な時間、例えば約３０秒と約２０分の間の時間、そのような温度及び圧力で保持されてもよい。
【００５９】
ＨＴＨＰ処理中に、支持基板２０４の均質化バインダーが溶融し、その一部がダイヤモンド粉末２０２（図２Ａ）に掃引される（例えば、大量輸送、拡散）。以下でさらに詳細に説明するように、ダイヤモンド粉末２０２が受け取る均質化バインダーは、孤立性ダイヤモンド粒子間の粒界結合の形成を触媒し、また、切削テーブル２１２の相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間内の熱安定材料の形成を促進する。熱安定性材料は、切削テーブル２１２を浸出する必要なく、切削テーブル２１２を熱安定性にすることができる。例えば、熱安定性材料は、相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間内の触媒材料（例えば、触媒Ｃｏ）に実質的に露出した相互結合ダイヤモンド粒子を含む従来の切削テーブルと比較して、炭素変換（例えば、グラファイトからダイヤモンドまたはその逆）を著しく促進しないことがある。したがって、金属間化合物及び炭化物材料は、切削テーブル２１２を従来の切削テーブルよりも熱的に安定させ得る。
【００６０】
ダイヤモンド粉末２０２（図２Ａ）は支持基板２０４上に直接設けられるので、ＨＴＨＰ処理中にダイヤモンド粉末２０２に掃引される個々の元素の種類、量、及び分布は、支持基板２０４の均質化バインダーの個々の元素の種類、量、及び分布と実質的に同じである。別の言い方をすれば、切削テーブル２１２を形成するためＨＴＨＰ処理中にダイヤモンド粉末２０２に拡散される均質化バインダーの材料組成（個々の元素の種類、量、及び分布を含む）は、ＨＴＨＰ処理前の支持基板２０４内の均質化バインダーの材料組成と実質的に同じである。例えば、支持基板２０４の均質化バインダーが約９：１のＣｏ対Ａｌの比を含む場合、ＨＴＨＰ処理中にダイヤモンド粉末２０２に掃引されるＣｏ対Ａｌの比も約９：１である。したがって、支持基板２０４上に直接ダイヤモンド粉末２０２を施すことにより、ＨＴＨＰ処理中に所望の所定の掃引化学がダイヤモンド粉末２０２に設けられることが保証され得る。
【００６１】
加えて、支持基板２０４上に直接ダイヤモンド粉末２０２（図２Ａ）を施すことは、支持基板２０４の均質化バインダーとは異なる材料組成を有する構造が、ダイヤモンド粉末２０２と支持基板２０４との間に設けられる構成と比較して、ＨＴＨＰ処理中にダイヤモンド粉末２０２に所望の掃引化学物質を設けることに関連する融点ベースの複雑さを低減することができる。例えば、支持基板２０４上に直接ダイヤモンド粉末２０２を設けることが、所望の材料組成（例えば、支持基板２０４の均質化バインダーの材料組成）を、単一の温度（例えば、均質化バインダーの融解温度）及び／または比較的狭い温度範囲を使用してダイヤモンド粉末２０２に掃引させ得る一方で、ダイヤモンド粉末２０２と支持基板２０４の間に構造を設けることは、ダイヤモンド粉末２０２、構造、及び支持基板２０４を、複数の温度（例えば、構造の融解温度、及び支持基板２０４の均質化バインダーの融解温度）、及び／またはＨＴＨＰ処理中にダイヤモンド粉末２０２に掃引する所望の材料組成（例えば、構造の材料組成と支持基板２０４の均質化バインダーの組み合わせ）を可能にする比較的広い温度範囲にさらすことが必要になる。
【００６２】
ＨＴＨＰ処理中、支持基板２０４の均質化バインダー（例えば、均質化されたＣｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃ合金バインダー）は、ダイヤモンド粉末２０２（図２Ａ）に拡散し、ダイヤモンドの核形成及び成長を触媒する。ダイヤモンド粉末２０２が受け取る均質化バインダーの少なくともＣｏ（及びＦｅ及び／またはＮｉなどの他のいずれかの触媒元素）は、切削テーブル２１２の相互結合ダイヤモンド粒子の形成を促進する。均質化バインダーに含まれるＣｏの量に依存して、ダイヤモンド粉末２０２に掃引されたＣｏの実質的にすべてが切削テーブル２１２の形成中に反応してもよく、またはダイヤモンド粉末２０２に掃引されたＣｏの一部のみが切削テーブル２１２の形成中に反応してもよい。支持基板２０４の均質化バインダーの材料組成は、切削テーブル２１２の形成後に残る触媒Ｃｏの量を制御するために選択されてもよい。いくつかの実施形態では、均質化バインダーの材料組成を選択して、ダイヤモンド粉末２０２が受け取ったＣｏの約１００パーセントが、切削テーブル２１２の形成中に反応するようにする。したがって、切削テーブル２１２は、切削テーブル２１２の通常の使用及び操作中に、炭素変換（例えば、グラファイトからダイヤモンドへ、またはその逆）を促進することができる触媒Ｃｏを実質的に含まなくてもよい。追加の実施形態では、均質化バインダーの材料組成は、支持基板２０４からダイヤモンド粉末２０２に掃引される均質化バインダーのＣｏの１００パーセント未満（例えば、約９０パーセント以下、約８０パーセント以下、約７０パーセント以下、約６０パーセント以下など）が、切削テーブル２１２の形成中に反応するように選択される。したがって、切削テーブル２１２は、幾分かの触媒Ｃｏを含むことができる。均質化バインダーのそのような材料組成により、切削テーブル２１２に触媒Ｃｏが存在することが可能になり得るが、材料組成は、均質化バインダーに対して、望ましい特性（例えば、より低い融解温度、及び／またはより狭い融解温度範囲）及び／または切削テーブル２１２の隙間空間内の１つまたは複数の所望の材料（例えば、所望の炭化物沈殿物）を提供することができる。さらに、以下でさらに詳細に説明するように、切削テーブル２１２の相互結合ダイヤモンド粒子は、通常の使用及び切削テーブル２１２の動作中、任意の触媒Ｃｏ（例えば、炭化物沈殿物、及び／または他の沈殿物による）から少なくとも部分的に保護し得る。支持基板２０４の均質化バインダー中のＣｏの量（したがって、形成後に切削テーブル２１２に残る触媒Ｃｏ（存在する場合）の量）は、均質化バインダーに含まれる他の元素（例えば、Ａｌ、Ｗ、Ｃ、追加の元素など）の量を制御することにより、制御（例えば、増加または減少）することができる。非限定的な例として、均質化バインダーに含まれるＡｌの量の増加は、切削テーブル２１２に残る触媒Ｃｏの量を減少させる可能性がある（しかし、均質化バインダーの融解温度及び／または融解温度範囲を増加させる可能性もある）。
【００６３】
前述のように、ＨＴＨＰ処理は、ダイヤモンド粉末２０２と支持基板２０４を、支持基板２０４の均質化バインダーの固相線温度よりも高い少なくとも１つの温度（例えば、少なくとも液相線温度）に加熱する。切削テーブル２１２を形成するＨＴＨＰ処理中に使用される温度（複数可）（例えば、焼結温度（複数可））は、ＨＴＨＰ処理中に使用される圧力（複数可）、及び支持基板２０４の均質化バインダーの材料組成に少なくとも部分的に依存する。以下でさらに詳細に説明するように、ＨＴＨＰ処理中に大気圧（１ａｔｍ）を超える圧力（複数可）を使用すると、液体（Ｌ）＋ダイヤモンド（Ｄ）＋金属炭化物（ＭＣ）相のフィールドの準安定線（例えば、相の境界）に影響を与える（例えば、シフトする）可能性があり、これはまた、切削テーブル２１２を形成するために使用される温度（複数可）に影響を与える（例えば、上昇を強制する）ことがある。さらに、以下でまたさらに詳細に説明するように、支持基板２０４の均質化バインダーの材料組成は、均質化バインダーの融解温度（複数可）に影響を与える（例えば、上昇、下向）ことがあり、またＬ＋Ｄ＋ＭＣ＋Ｅ２１タイプの相の炭化物（κ炭化物）相のフィールドの準安定線にも影響を及ぼす（例えば、シフトする）可能性があり、これは、切削テーブル２１２を形成するために使用される温度（複数可）に影響を与える（例えば、上昇を強制する）可能性がある。
【００６４】
図２０は、いかにＨＴＨＰ処理中に使用される異なる圧力が、切削テーブル２１２（図２Ｂ）の形成中にＬ＋Ｄ＋ＭＣ相のフィールドの範囲（例えば、境界）、またしたがって、切削テーブル２１２を形成するためにＨＴＨＰ処理中に使用される温度（複数可）に少なくとも影響を及ぼし得るかを示す位相図である。支持基板２０４（図２Ｂ）の均質化バインダー（例えば、均質化されたＣｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃ合金バインダー）は、一般に、ＨＴＨＰ処理中に大気圧で溶融する。しかし、溶融均質化バインダーがダイヤモンド粉末２０２の細孔空間に拡散して充填された後（図２Ａ）、静水圧条件が満たされ（例えば、無視できるデビオトリック成分）、ダイヤモンド粉体２０２のダイヤモンド粒子に隣接する溶融均質化バインダー（図２Ａ）は感圧性を示す。図２０に示すように、ＨＴＨＰ処理中に使用される圧力を約１気圧（ａｔｍ）（約０．０５６キロバール（ｋｂａｒ））から別の圧力Ｐ１、例えば約５５ｋｂａｒ以上の圧力に上げると、Ｌ＋Ｄ＋ＭＣ相のフィールドの上部温度境界（例えば、上部準安定線）が上昇する。切削テーブル２１２（図２Ｂ）内のダイヤモンド密度を最大化するために、ＨＴＨＰ処理中に使用される温度（複数可）は、Ｌ＋Ｄ＋ＭＣ相のフィールドの上部温度境界にするか、それに実質的に近くなるべきである（すなわち、Ｌ＋Ｄ相のフィールドの下部温度境界）。したがって、ＨＴＨＰ処理中に比較的高い圧力Ｐ１を使用すると、切削テーブル２１２内の最大限のダイヤモンド密度を促進するのに必要な温度が上昇し得る。図２０に示すように、ＨＴＨＰ処理中に使用される圧力を圧力Ｐ１からさらに別の圧力Ｐ２に上げると、Ｌ＋Ｄ＋ＭＣ相のフィールドの上部温度境界がさらに上昇する可能性がある。したがって、ＨＴＨＰ処理中に使用される圧力（複数可）を使用して、切削テーブル２１２（図２Ｂ）の材料組成（例えば、炭化物含有量、ダイヤモンド含有量など）、及び切削テーブル２１２（図２Ｂ）を形成するために使用されるＨＴＨＰ処理温度（複数可）を選択的に制御することができる。
【００６５】
図２１は、いかに支持基板２０４（図２Ｂ）の異なる均質化バインダー組成物が、切削テーブル２１２（図２Ｂ）の形成中にＬ＋Ｄ＋κ炭化物相のフィールドの範囲（例えば、境界）、またしたがって、切削テーブル２１２を形成するためにＨＴＨＰ処理中に使用される温度（複数可）に少なくとも影響を及ぼし得るかを示す位相図である。図２１に示されるように、Ａｌ対Ｃｏの比較的高い比率を含む均質化バインダー組成物Ｂは、Ａｌ対Ｃｏの比較的低い比率を含む他の均質化バインダー組成物Ａよりも高いＬ＋Ｄ＋κ炭化物相のフィールドの上部温度境界（例えば、上部準安定線）を促進し得る。別の言い方をすれば、均質化バインダー組成物Ｂを含む支持基板２０４を使用すると、Ｌ＋Ｄ＋κ炭化物相を出て、均質化バインダー組成物Ａを含む支持基板２０４に対して切削テーブル２１２のダイヤモンド密度の増加（例えば、最大化）に望ましいＬ＋Ｄ相のフィールドに入るために必要な温度が上昇し得る。したがって、支持基板２０４の均質化バインダーの材料組成はまた、切削テーブル２１２（図２Ｂ）の材料組成（例えば、炭化物含有量、ダイヤモンド含有量など）、及び切削テーブル２１２（図２Ｂ）を形成するために使用されるＨＴＨＰ処理温度（複数可）を選択的に制御するために使用されてもよい。
【００６６】
図２Ｂに戻って参照すると、ＨＴＨＰプロセス中にダイヤモンド粉末２０２（図２Ｂ）に拡散された均質化バインダーは、熱安定性材料に変換され、ダイヤモンドの黒鉛炭素への逆変換を促進しない（例えば、触媒しない）。熱安定性材料は、切削テーブル２１２の相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間を少なくとも部分的に（例えば、実質的に）満たすことができ、Ｃｏ３ＡｌＣ１−ｘ、式中０≦ｘ≦０．５の沈殿物などのκ炭化物沈殿物で形成され、含むことができる。Ｃは、周囲圧力及び温度条件でκ炭化物の沈殿物を安定させ得る。さらに、κ炭化物の形成を促進するＨＴＨＰ処理条件下では、均質化バインダーのＷが触媒Ｃｏに分配され、触媒Ｃｏと反応し得る。
【００６７】
κ炭化物沈殿物に加えて、切削テーブル２１２の熱安定性材料は、１つ以上の金属間化合物相沈殿物を含んでもよい。非限定的な例として、熱安定性材料は、Ｃｏ３（Ａｌ、Ｗ）沈殿物及び／または（Ｃｏ，Ｘ）３（Ａｌ、Ｗ、Ｚ）沈殿物、式中ＸはＣｏ３（Ａｌ、Ｗ）のＣｏの部位を占めることができる少なくとも１つの元素（Ｎｉ、Ｆｅなど）を含み、ＺはＣｏ３（Ａｌ、Ｗ）のＡｌまたはＷの部位を占めることができる少なくとも１つの元素を含む、などのＦＣＣ  Ｌ１２相（例えば、ガンマプライム（γ’）相）沈殿物；Ａｌ３Ｗ沈殿物などのＦＣＣ  ＤＯ２２相沈殿物；Ｃｏ７Ｗ６沈殿物などのＤ８５相沈殿物；及びＣｏ３Ｗ沈殿物などのＤＯ１９相沈殿物の１つまたは複数を含んでもよい。いくつかの実施形態では、切削テーブル２１２の熱安定性材料は、κ炭化物沈殿物及びＦＣＣ  Ｌ１２相沈殿物から形成され、それらを含む。
【００６８】
切削テーブル２１２の熱安定性材料は、支持基板２０４の均質化バインダーの元素（例えば、Ｃｏ、Ａｌ、Ｗ、Ｃ、Ｘ、Ｚ）から形成され、それらを含む他の沈殿物も含み得る。非限定的な例として、熱安定性材料には、ＣｏＡｌなどのベータ（β）相沈殿物；ＦＣＣ  Ｌ１０相（例えば、ガンマ（γ）相）沈殿物；及び／またはＷＣ沈殿物及び／またはＭｘＣ沈殿物などの他の炭化物沈殿物、式中ｘ＞２及びＭ＝Ｃｏ、Ｗ、が含まれ得る。
【００６９】
切削テーブル２１２の熱安定性材料に存在する沈殿物（例えば、κ炭化物沈殿物、金属間化合物相沈殿物、他の沈殿物）の種類及び量は、支持基板２０４の均質化バインダーの材料組成（成分比を含む）、支持基板２０４の均質化バインダーを使用して切削テーブル２１２を形成するために使用される処理条件（例えば、圧力（複数可）及び温度（複数可）などのＨＴＨＰ処理条件）に少なくとも部分的に依存する。非限定的な例として、ＷのＦＣＣ  Ｌ１２相沈殿物（例えばＣｏ３（Ａｌ、Ｗ）沈殿物）への分配を促進する条件下（例えば、均質化バインダー組成物、圧力、温度）、ＷＣ沈殿物及び／またはＭｘＣ沈殿物の形成（式中ｘ＞２及びＭ＝Ｃｏ、Ｗ）が促進され得、κ炭化物沈殿物の形成が抑制され得る場合が挙げられる。
【００７０】
均質化バインダーに含まれる元素の種類及び量を含む、その相互結合ダイヤモンド粒子の形成に続く切削テーブル２１２の隙間空間内に存在する均質化バインダーの材料組成は、均質化バインダーが熟成するにつれて、切削テーブル２１２の隙間空間内で形成される熱安定性材料の特性に影響を与える可能性がある。均質化バインダーのＷ分配は、形成されたｋ炭化物から離れて局所的な分割が生じる場合、触媒Ｃｏ相の固溶体強化を促進する可能性があり、κ炭化物沈殿物の非存在下で熱安定性材料のＦＣＣ  Ｌ１２相沈殿物を局所的に安定化する可能性があり、熱安定性材料のＦＣＣ  Ｌ１２相沈殿物、κ炭化物沈殿物、及び熱安定性材料のγ相マトリックス（存在する場合）の間の格子転位を阻止する可能性がある。均質化バインダーのＡｌは、ＦＣＣ  Ｌ１２相沈殿物とκ炭化物沈殿物の形でＦＣＣの規則化を促進でき、また熱安定性材料の高温の強度を改善できる。均質化バインダーのＣは、κ炭化物沈殿物の形成を促進でき、均質化バインダーの好ましい融解特性を促進でき、また熱安定性材料の高温の強度を増加できる。加えて、任意選択で均質化バインダーに含まれてもよい様々な他の要素はまた、それから形成される熱安定性材料の１つまたは複数の特性を強化することもできる。
【００７１】
任意選択で、形成に続いて、切削テーブル２１２は、その熱安定性材料の材料組成を改変するために少なくとも１つの溶体化処理プロセスにかけてもよい。溶体化処理プロセスは、例えば、熱安定性材料のκ炭化物沈殿物（例えば、Ｃｏ３ＡｌＣ１−ｘ沈殿物、式中０≦ｘ≦０．５）を、ＦＣＣ  Ｌ１２相沈殿物（例えば、Ｃｏ３（Ａｌ、Ｗ）沈殿物及び／または（Ｃｏ、Ｘ）３（Ａｌ、Ｗ、Ｚ）沈殿物、式中ＸはＣｏ３（Ａｌ、Ｗ）中のＣｏの部位を占めることができる少なくとも１つの元素（Ｎｉ、Ｆｅなど）を含み、ＺはＣｏ３（Ａｌ、Ｗ）のＡｌまたはＷの部位を占めることができる少なくとも１つの元素を含む）などの１つ以上の他の沈殿物に分解し得る。非限定的な例として、支持基板２０４の均質化バインダーが約６６ｗｔ％のＣｏ〜約９０ｗｔ％のＣｏ、約５ｗｔ％のＡｌ〜約１５ｗｔ％のＡｌ、約０．１％のＣ〜約０．２ｗｔ％のＣ、及び約５ｗｔ％のＷ〜約３０ｗｔ％のＷを含み、κ炭化物析出物（例えば、Ｃｏ３ＡｌＣ１−ｘ沈殿物、式中０≦ｘ≦０．５）を含む熱安定性材料の形成を切削テーブル２１２において実現する場合、切削テーブル２１２は、Ｂｅｒｍａｎ−Ｓｉｍｏｎ線より上の圧力、例えば約４５  ｋｂａｒ以上の圧力で、熱安定性材料を約１３００℃〜約１５００℃の範囲内の温度に加熱する溶体化処理プロセスに任意に供されて、κ炭化物沈殿物を分解し、ＦＣＣ  Ｌ１２相沈殿物を形成してもよい。採用される場合、切削テーブル２１２は、Ｂｅｒｍａｎ−Ｓｉｍｏｎ線より高い圧力下で約１３００℃〜約１５００℃の範囲内の単一（例えば、１つのみ）の温度で単一溶体化処理プロセスにかけられても、Ｂｅｒｍａｎ−Ｓｉｍｏｎ線より高い圧力下で、約１３００℃〜約１５００℃の範囲内の複数の温度で、複数の（例えば、１つより多い）溶体化処理プロセスにかけられてもよい。異なる温度での複数の溶体化処理プロセスは、例えば、互いに異なる粒径を有する沈殿物（例えば、ＦＣＣ  Ｌ１２相沈殿物）の形成を促進し得る。比較的大きい沈殿物の大きさでは、熱安定性材料の高温特性（例えば、クリープ破断特性）を高められ、比較的小さい沈殿物の大きさでは、熱安定性材料の室温特性を高められる。
【００７２】
熱安定性材料は、切削テーブル２１２の相互結合ダイヤモンド粒子の表面を少なくとも部分的に（例えば、実質的に）コーティング（例えば、カバー）することができる。熱安定性材料は、切削テーブル２１２の相互結合ダイヤモンド粒子の表面に直接形成することができ、相互結合ダイヤモンド粒子を他の形態または相の炭素（例えば、グラファイトカーボン、アモルファスカーボンなど）へ逆変換することを、少なくとも部分的に妨げる（例えば、実質的に防止する）ことができる。いくつかの実施形態において、切削テーブル２１２の相互結合ダイヤモンド粒子に隣接する実質的にすべての触媒Ｃｏは、κ炭化物沈殿物（例えば、Ｃｏ３ＡｌＣ１−ｘ沈殿物、式中０≦ｘ≦０．５）、及び／またはその他の沈殿物（例えば、ＦＣＣ  Ｌ１２相の沈殿物、ＦＣＣ  ＤＯ２２相の沈殿物、Ｄ８５相の沈殿物、ＤＯ１９相の沈殿物、β相の沈殿物、ＦＣＣ  Ｌ１０相の沈殿物、ＷＣ沈殿物、ＭｘＣ沈殿物、式中ｘ＞２及びＭ＝Ｃｏ、Ｗ）に分割される（例えば組み込まれる）。したがって、熱安定性材料のＣｏは、切削テーブル２１２の通常の使用及び動作中に相互結合ダイヤモンド粒子を分解する反応を触媒しない可能性がある。追加の実施形態では、熱安定性材料内にいくらかの量の未反応のＣｏが存在し得る。しかし、κ炭化物沈殿物及び／または他の沈殿物の粒径及び分布を制御して、切削テーブル２１２の相互結合ダイヤモンド粒子のそのような触媒Ｃｏへの暴露を制限することができる。
【００７３】
切削テーブル２１２は、大気条件または大気条件付近で、熱安定性材料の融解温度または理論上のダイヤモンド安定温度のいずれ方が低くても、その場合までの耐摩耗性及び熱安定性の向上を示し得る。例えば、熱安定性材料の融解温度が約１，２００℃である場合、切削テーブル２１２は、（酸化が発生しないと仮定した）大気条件下または大気条件付近でのダイヤモンドの安定性の理論上の限界に対応する約１，０００℃〜約１，１００℃の範囲内の温度で熱的及び物理的に安定的であり得る。切削テーブル２１２の相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間内にある熱安定性材料は、周囲圧力及び温度、ならびに例えばダウンホールドリル中に経る温度及び圧力で熱力学的に安定的であり得る。熱安定性材料は、切削テーブル２１２の隙間空間から材料を除去（例えば、浸出）する必要なく、切削テーブル２１２を熱安定性にすることができる。
【００７４】
図３は、本開示の実施形態による切削要素３００を示している。切削要素３００は、支持基板３０４と、界面３０６において支持基板３０４に結合された切削テーブル３０２とを含む。支持基板３０４は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述した支持基板２０４と実質的に同じ材料組成を有し得、図１を参照して前述した方法に従って形成されてもよい。切削テーブル３０２は、支持基板３０４上に直接配置されてもよく、少なくとも１つの側面３０８（切削テーブル３０２の「バレル」とも呼ばれる）、支持基板３０４と切削テーブル３０２との間の界面３０６の反対側にある切削面３１０（切削テーブル３０２の「上部」とも呼ばれる）、及び切削面３１０の周囲の少なくとも１つの切削端３１２を呈してもよい。切削テーブル３０２の材料組成及び材料分布は、図２Ｂに関して先に説明した切削テーブル２１２の材料組成及び材料分布と実質的に類似していてもよい。
【００７５】
切削テーブル３０２及び支持基板３０４は、それぞれ個々に略円柱形状を呈することができ、支持基板３０４と切削テーブル３０２との間の界面３０６は、実質的に平面であり得る。切削要素３００の外径に対する切削要素３００の高さの比率は、約０．１〜約５０の範囲内であり得、切削テーブル３０２の高さ（例えば、厚さ）は、約０．３ミリメートル（ｍｍ）から約５ｍｍまでの範囲内であり得る。切削端３１２に隣接する切削テーブル３０２の表面（例えば、側面３０８、切削面３１０）は、それぞれ実質的に平面であってもよく、または切削端３１２に隣接する切削テーブル３０２の表面の１つ以上は、少なくとも一部分が平面でなくてもよい。切削テーブル３０２の表面の各々は研磨されてもよく、または切削テーブル３０２の表面の１つ以上は少なくとも部分的に研磨されなくてもよい（例えば、ラップされるが研磨されない）。加えて、切削テーブル３０２の切削端３１２は、少なくとも部分的に（例えば、実質的に）面取り（例えば、斜角に）され得るか、少なくとも部分的に（例えば、実質的に）丸みを帯び（例えば、弓状）得るか、部分的に面取りされて部分的に丸みを帯び得るか、部分的に丸みを帯びて面取りされていない状態にし得る。図３に示されるように、いくつかの実施形態では、切削端３１２は面取りされている。切削端３１２が少なくとも部分的に面取りされている場合、切削端３１２は、単一（例えば、１つのみ）の面取りを含んでもよく、複数の（例えば、１つより多い）面取り（例えば、２つ以上の面取り、例えば２つの面取り〜１０００の面取り）を含み得る。存在する場合、面取りのそれぞれは、約２．５４ミリメートル（ｍｍ）（約０．１インチ）以下の幅、例えば約０．０２５４ｍｍ（約０．００１インチ）から約２．５４ｍｍ（約０．１インチ）の範囲内を個々に示してもよい。
【００７６】
図３は、切削テーブル３０２及びその支持基板３０４の特定の構成を含む切削要素３００の特定の構成を示しているが、異なる構成を採用してもよい。切削テーブル３０２及び支持基板３０４のうちの１つ以上は、例えば、異なる形状（例えば、ドーム形状、円錐形状、円錐台形状、角柱形状、ピラミッド形状、角錐台形状、フィン形状、柱形状、スタッド形状、または不規則な形状）、及び／または異なる大きさ（例えば、異なる直径、異なる高さ）を呈していてもよく、及び／または支持基板３０４と切削テーブル３０２との間の界面３０６は、非平面（例えば、凸面、凹面、隆起、正弦波、角度付き、鋸歯状、Ｖ字形、Ｕ字形、不規則な形など）であってもよい。非限定的な例として、本開示の追加の実施形態によれば、図４〜図１５は、図３に示す切削要素３００の構成とは異なる構成を示す切削要素の簡略化した側面図を示す。図４〜図１５及びそれに関連する説明において、機能的に類似している特徴が、１００増加した同様の参照番号で言及される。本明細書では、繰り返すことを避けるために、図４〜図１５に示すすべての特徴ついて詳細に説明しはしない。むしろ、以下で別段の説明がない限り、図３〜図１５の１つまたは複数に関して先に説明した特徴の参照番号を１００増やした参照番号で示される特徴は、（前述の特徴が本段落の前に最初に記載されても、本段落の後に最初に記載されても）前述の特徴と実質的に同様であると理解される。
【００７７】
図４は、本開示の別の実施形態による、切削要素４００の簡略化された側面図を示す。切削要素４００は、支持基板４０４と、界面４０６で支持基板４０４に取り付けられた切削テーブル４０２とを含む。支持基板４０４及び切削テーブル４０２は、それぞれ、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述した支持基板２０４及び切削テーブル２１２の材料組成及び材料分布と実質的に同様の材料組成及び材料分布を有することができる。図４に示されるように、切削テーブル４０２は、略円錐形状を示し、切削テーブル４０２の切削面４１０を少なくとも部分的に画定する、円錐側面４０８と、頂点４０１（例えば、先端）とを含む。頂点４０１は、界面４０６で支持基板４０４に固定された切削テーブル４０２の別の端部の反対側にある切削テーブル４０４の端部を含む。円錐側面４０８は、界面４０６から頂点４０１に向かって、または界面４０６に近接して、上向き及び内向きに延びる。頂点４０１は、切削要素４００の中心長手軸に関して中心に置かれてもよく、少なくとも部分的に（例えば、実質的に）丸みを帯びていてもよい（例えば、弓状）。円錐側面４０８は、円錐側面４０８と、支持基板４０４の側面から長手方向に延びる仮想線４０３（破線で図４に示す）との間の少なくとも１つの角度θによって画定され得る。角度θは、例えば約５度（５°）から約８５度（８５°）の範囲内、例えば約１５度（１５°）から約７５度（７５°）、約３０度（３０°）から約６０度（６０°）、または約４５度（４５°）から約６０度（６０°）であってもよい。切削要素４００の外径に対する切削要素４００の高さの比は、約０．１から約４８の範囲内であり得る。切削テーブル４０２及びその支持基板４０４を含む切削要素４００は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述したプロセスと実質的に同様のプロセスを使用して形成され得る。
【００７８】
図５は、本開示の別の実施形態による、切削要素５００の簡略化された側面図を示す。切削要素５００は、支持基板５０４と、界面５０６で支持基板５０４に取り付けられた切削テーブル５０２とを含む。支持基板５０４及び切削テーブル５０２は、それぞれ、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述した支持基板２０４及び切削テーブル２１２の材料組成及び材料分布と実質的に同様の材料組成及び材料分布を有することができる。図５に示されるように、切削テーブル５０２は、略切頭円錐形状を示し、切削テーブル５０２の切削面５１０を少なくとも部分的に画定する、円錐側面５０８と、頂点５０１（例えば、先端）とを含む。頂点５０１は、界面５０６で支持基板５０４に固定された切削テーブル５０２の別の端部の反対側にある切削テーブル５０４の端部を含む。円錐側面５０８は、界面５０６から頂点５０１に向かって、または界面５０６に近接して、上向き及び内向きに延びる。頂点５０１は、切削要素５００の中心長手軸に関して中心に置かれてもよく、それから直径方向に対称に外向きにまた垂直に延びていてもよい。頂点５０１は、円形の横方向形状または非円形の横方向形状（例えば、長方形のような横方向に細長い形状、非矩形の四辺形、楕円形など）を示すことができ、実質的に平坦（例えば、二次元、平面、丸みがない、非弓状、非曲線状）であってもよい。円錐側面５０８は、円錐側面５０８と、支持基板５０４の側面から長手方向に延びる仮想線５０３（破線で図５に示される）との間の少なくとも１つの角度θによって画定されてもよい。角度θは、例えば約５°から約８５°の範囲内、例えば約１５°から約７５°、約３０°から約６０°、または約４５°から約６０°であってもよい。円錐側面５０８と頂点５０１との間の界面（例えば、縁）は、滑らかに移行する（例えば、面取りされている及び／または丸みを帯びている）、または鋭い（例えば、面取りされておらず、丸みを帯びていない）ものであってもよい。界面５０６での切削テーブル５０２の外径に対する頂点５０１での切削テーブル５０２の外径の比は、約０．００１から約１の範囲内であり得る。切削テーブル５０２及びその支持基板５０４を含む切削要素５００は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述したプロセスと実質的に同様のプロセスを使用して形成され得る。
【００７９】
図６は、本開示の別の実施形態による切削要素６００の簡略化された側面図を示す。切削要素６００は、支持基板６０４と、界面６０６で支持基板６０４に取り付けられた切削テーブル６０２とを含む。支持基板６０４及び切削テーブル６０２は、それぞれ、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述した支持基板２０４及び切削テーブル２１２の材料組成及び材料分布と実質的に同様の材料組成及び材料分布を有することができる。図６に示されるように、切削テーブル６０２は、略切頭円錐形状を示し、切削テーブル６０２の切削面６１０を少なくとも部分的に画定する、円錐側面６０８と、頂点６０１（例えば、先端）とを含む。頂点６０１は、界面６０６で支持基板６０４に固定された切削テーブル６０２の別の端部の反対側にある切削テーブル６０４の端部を含む。円錐側面６０８は、界面６０６から頂点６０１に向かって、または界面６０６に近接して、上向き及び内向きに延びる。頂点６０１の中心は、切削要素６００の中心長手方向軸から横方向に偏向されてもよい。頂点６０１は、円形の横方向形状または非円形の横方向形状（例えば、長方形のような横方向に細長い形状、非矩形の四辺形、楕円形など）を示すことができ、実質的に平坦（例えば、二次元、平面、丸みがない、非弓状、非曲線状）であってもよい。円錐側面６０８の少なくとも１つの領域は、円錐側面６０８と、支持基板６０４の側面から長手方向に延びる仮想線６０３（破線で図６に示される）との間の少なくとも１つの角度θによって画定されてもよく、円錐側面６０８の少なくとも１つの他の領域は、円錐側面６０８と仮想線６０３との間の少なくとも１つの追加の角度αによって画定され得る。角度θは、追加の角度αより大きくてよい。角度θ及び追加の角度αのそれぞれは、個別に約５°から約８５°の範囲内であり得る。円錐側面６０８と頂点６０１との間の界面（例えば、縁）は、滑らかに移行する（例えば、面取りされている及び／または丸みを帯びている）、または鋭い（例えば、面取りされておらず、丸みを帯びていない）ものであってもよい。界面６０６での切削テーブル６０２の外径に対する頂点６０１での切削テーブル６０２の外径の比は、約０．００１から約１の範囲内であり得る。切削テーブル６０２及びその支持基板６０４を含む切削要素６００は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述したプロセスと実質的に同様のプロセスを使用して形成され得る。
【００８０】
図７は、本開示の別の実施形態による切削要素７００の簡略化された側面図を示す。切削要素７００は、支持基板７０４と、界面７０６で支持基板７０４に取り付けられた切削テーブル７０２とを含む。支持基板７０４及び切削テーブル７０２は、それぞれ、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述した支持基板２０４及び切削テーブル２１２の材料組成及び材料分布と実質的に同様の材料組成及び材料分布を有することができる。図７に示すように、切削テーブル７０２は、チゼル形状を示し、切削テーブル７０２の切削面７１０を少なくとも部分的に画定する、対向する円錐側面７０８、対向する平坦な側面７０５、及び頂点７０１（例えば、先端）を含む。頂点７０１は、界面７０６で支持基板７０４に固定された切削テーブル７０２の別の端部の反対側にある切削テーブル７０４の端部を含む。対向する円錐側面７０８は、界面７０６から頂点７０１に向かって、または界面７０６に近接して、上向き及び内向きに延びる。また、対向する平坦な側面７０５は、対向する円錐側面７０８の間に介在し、界面７０６から頂点７０１に向かって、または界面７０６に近接して、上向き及び内向きに延びる。頂点７０１は、切削要素７００の中心長手方向軸に関して中心に置かれてもよく、それから直径方向に対称に外向きにまた垂直に延びていてもよい。頂点７０１は、円形の横方向形状または非円形の横方向形状（例えば、長方形のような横方向に細長い形状、非矩形の四辺形、楕円形など）を示すことができ、弓状（例えば、非平面、丸みがある、曲線状）、または実質的に平坦（例えば、二次元、平面、丸みがない、非弓状、非曲線状）であってもよい。対向する円錐側面７０８は、対向する円錐側面７０８のそれぞれと、支持基板７０４の側面から縦方向に延びる仮想線７０３（破線で図７に示す）との間の少なくとも１つの角度θによって画定され得る。角度θは、例えば約５°から約８５°の範囲内、例えば約１５°から約７５°、約３０°から約６０°、または約４５°から約６０°であってもよい。対向する平坦な側面７０５は、平坦な表面７０５と仮想線７０３との間の少なくとも１つの他の角度によって個々に画定されてもよく、少なくとも１つの他の角度は、対向する円錐側面７０８のそれぞれ及び仮想線７０３の間の角度θとは異なる（例えば、より小さいまたは大きい）。対向する円錐側面７０８、対向する平坦な側面７０５、及び頂点７０１の間の界面は、滑らかに移行する（例えば、面取りされている及び／または丸みを帯びている）、または鋭い（例えば、面取りされておらず、丸みを帯びていない）ものであってもよい。いくつかの実施形態では、切削要素７００の最大の高さは約４８ｍｍ以下である。切削テーブル７０２及びその支持基板７０４を含む切削要素７００は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述したプロセスと実質的に同様のプロセスを使用して形成され得る。
【００８１】
図８は、本開示の別の実施形態による、切削要素８００の簡略化された側面図を示す。切削要素８００は、支持基板８０４と、界面８０６で支持基板８０４に取り付けられた切削テーブル８０２とを含む。支持基板８０４及び切削テーブル８０２は、それぞれ、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述した支持基板２０４及び切削テーブル２１２の材料組成及び材料分布と実質的に同様の材料組成及び材料分布を有することができる。図８に示されるように、切削テーブル８０２は、チゼル形状を示し、切削テーブル８０２の切削面８１０を少なくとも部分的に画定する、対向する円錐側面８０８、対向する平坦な側面８０５、及び頂点８０１（例えば、先端）を含む。頂点８０１は、界面８０６で支持基板８０４に固定された切削テーブル８０２の別の端部の反対側にある切削テーブル８０４の端部を含む。対向する円錐側面８０８は、界面８０６から頂点８０１に向かって、または界面８０６に近接して、上向き及び内向きに延びる。また、対向する平坦な側面８０５は、対向する円錐側面８０８の間に介在し、界面８０６から頂点８０１に向かって、または界面８０６に近接して、上向き及び内向きに延びる。頂点８０１の中心は、切削要素８００の中心長手方向軸から横方向にオフセットすることができる。頂点８０１は、円形の横方向形状または非円形の横方向形状（例えば、長方形のような横方向に細長い形状、非矩形の四辺形、楕円形など）を示すことができ、弓状（例えば、非平面、丸みがある、曲線状）、または実質的に平坦（例えば、二次元、平面、丸みがない、非弓状、非曲線状）であってもよい。対向する円錐側面８０８の１つは、円錐側面８０８と、支持基板８０４の側面から長手方向に延びる仮想線８０３（破線で図８に示す）との間の少なくとも１つの角度θによって画定され得、対向する円錐側面８０８のうちの別のものは、角度θより小さい別の角度によって画定されてもよい。角度θは、約５°から約８５°の範囲内、例えば約１５°から約７５°、約３０°から約６０°、または約４５°から約６０°であってもよい。対向する平坦な側面８０５は、平坦な表面８０５と仮想線８０３との間の少なくとも１つの他の角度によって個々に画定されてもよく、少なくとも１つの他の角度は、角度θとは異なる（例えば、より小さいまたは大きい）。対向する円錐側面８０８、対向する平坦な側面８０５、及び頂点８０１の間の界面は、滑らかに移行する（例えば、面取りされている及び／または丸みを帯びている）、または鋭い（例えば、面取りされておらず、丸みを帯びていない）ものであってもよい。切削テーブル８０２及びその支持基板８０４を含む切削要素８００は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述したプロセスと実質的に同様のプロセスを使用して形成され得る。
【００８２】
図９は、本開示の別の実施形態による切削要素９００の簡略化された側面図を示す。切削要素９００は、支持基板９０４と、界面９０６で支持基板９０４に取り付けられた切削テーブル９０２とを含む。支持基板９０４及び切削テーブル９０２は、それぞれ、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述した支持基板２０４及び切削テーブル２１２の材料組成及び材料分布と実質的に同様の材料組成及び材料分布を有することができる。図９に示すように、切削テーブル９０２は、チゼル形状を示し、切削テーブル９０２の切削面９１０を少なくとも部分的に画定する、対向する円錐側面９０８、対向する平坦な側面９０５、及び頂点９０１（例えば、先端）を含む。切削テーブル９０２の構成は、切削テーブル９０２の頂点９０１が切削要素９００の中心長手軸に直交せずに（例えば、非直交）の延び得ることを除いて、切削テーブル８０２（図８）の構成と同様である。例えば、切削テーブル９０２の頂点９０１は、負の勾配または正の勾配を示し得る。切削テーブル９０２及びその支持基板９０４を含む切削要素９００は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述したプロセスと実質的に同様のプロセスを使用して形成され得る。
【００８３】
図１０は、本開示の別の実施形態による切削要素１０００の簡略化された側面図を示す。切削要素１０００は、支持基板１００４と、界面１００６で支持基板１００４に取り付けられた切削テーブル１００２とを含む。支持基板１００４及び切削テーブル１００２は、それぞれ、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述した支持基板２０４及び切削テーブル２１２の材料組成及び材料分布と実質的に同様の材料組成及び材料分布を有することができる。図１０に示されるように、切削テーブル１００２は、略円錐形状を示し、切削テーブル１００２の切削面１０１０を少なくとも部分的に画定する半円錐側面１００８及び頂点１００１（例えば、先端）を含む。頂点１００１は、界面１００６で支持基板１００４に固定された切削テーブル１００２の別の端部の反対側にある切削テーブル１００４の端部を含む。頂点１００１は鋭利（例えば、丸みを帯びていない）であってもよく、切削要素１０００の中央の長手軸に関して中心を置いてもよい。例えば、頂点１００１は、支持基板１００４と切削テーブル１００２との間の界面１００６から最も遠い単一（例えば、１つのみ）の点であってもよく、支持基板１００４及び切削テーブル１００２の間にある界面１００６から最も遠い単一の線であってもよい。半円錐側面１００８は、支持基板１００４に隣接し、支持基板１００４の側面から縦方向に延びる仮想線１００３（図１０に破線で示される）に実質的に平行に延びる第１の部分、及び第１の部分と頂点１００１との間にあり、仮想線１００３に対して角度θで延びる第２の部分を含むことができる。角度θは、例えば約５°から約８５°の範囲内、例えば約１５°から約７５°、約３０°から約６０°、または約４５°から約６０°であってもよい。切削テーブル１００２及びその支持基板１００４を含む切削要素１０００は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述したプロセスと実質的に同様のプロセスを使用して形成され得る。
【００８４】
図１１は、本開示の別の実施形態による切削要素１１００の簡略化された側面図を示す。切削要素１１００は、支持基板１１０４と、界面１１０６で支持基板１１０４に取り付けられた切削テーブル１１０２とを含む。支持基板１１０４及び切削テーブル１１０２は、それぞれ、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述した支持基板２０４及び切削テーブル２１２の材料組成及び材料分布と実質的に同様の材料組成及び材料分布を有することができる。図１１に示されるように、切削テーブル１１０２は、非円筒形状を示し、切削テーブル１１０２の切削面１１１０を少なくとも部分的に画定する半円錐側面１１０８と頂点１１０１（例えば、先端）とを含む。頂点１１０１は、界面１１０６で支持基板１１０４に固定された切削テーブル１１０２の別の端部の反対側にある切削テーブル１１０４の端部を含む。頂点１１０１は鋭利（例えば、丸みを帯びていない）であってもよく、切削要素１１００の中心長手軸に関して中心を置いてもよい。例えば、頂点１１０１は、支持基板１１０４と切削テーブル１１０２との間の界面１１０６から最も遠い単一（例えば、１つのみ）の点であってもよく、または支持基板１１０４及び切削テーブル１１０２の間にある界面１００６から最も遠い単一の線であってもよい。半円錐側面１１０８は、支持基板１１０４に隣接し、支持基板１１０４の側面から縦方向に延びる仮想線１１０３（図１１に破線で示される）に実質的に平行に延びる第１の部分、第１の部分に隣接し、仮想線１１０３に対して角度γで延びる第２の部分、及び第２の部分と頂点１１０１の間にあり仮想線１１０３に対して角度θで延びる第３の部分を含むことができる。半円錐側面１１０８の第３部分と仮想線１１０３との間の角度θは、半円錐側面１１０８の第２の部分と仮想線１１０３との間の角度γより大きくてもよい。半円錐側面１１０８の第２の部分と仮想線１１０３との間の角度γ、及び半円錐側面１１０８の第３の部分と仮想線１１０３との間の角度θのそれぞれは、個別に約５°から約８５°の範囲内であってもよい。切削テーブル１１０２及びその支持基板１１０４を含む切削要素１１００は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述したプロセスと実質的に同様のプロセスを使用して形成され得る。
【００８５】
図１２は、本開示の別の実施形態による切削要素１２００の簡略化された側面図を示す。切削要素１２００は、支持基板１２０４と、界面１２０６で支持基板１２０４に取り付けられた切削テーブル１２０２とを含む。支持基板１２０４及び切削テーブル１２０２は、それぞれ、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述した支持基板２０４及び切削テーブル２１２の材料組成及び材料分布と実質的に同様の材料組成及び材料分布を有することができる。図１２に示されるように、切削テーブル１２０２は、非円筒形状を示し、切削テーブル１２０２の切削面１２１０を少なくとも部分的に画定する半円錐側面１２０８と頂点１２０１（例えば、先端）とを含む。頂点１２０１は、界面１２０６で支持基板１２０４に固定された切削テーブル１２０２の別の端部の反対側にある切削テーブル１２０４の端部を含む。頂点１２０１は丸みを帯びていてもよく（例えば、弓形、湾曲）、切削要素１２００の中央の長手軸に関して中心を置いてもよい。半円錐側面１２０８は、支持基板１２０４に隣接し、支持基板１２０４の側面から縦方向に延びる仮想線１２０３（図１２に破線で示される）に実質的に平行に延びる第１の部分、及び第１の部分と頂点１２０１との間にあり、仮想線１２０３に対して角度θで延びる第２の部分を含むことができる。角度θは、例えば約５°から約８５°の範囲内、例えば約１５°から約７５°、約３０°から約６０°、または約４５°から約６０°であってもよい。切削テーブル１２０２及びその支持基板１２０４を含む切削要素１２００は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述したプロセスと実質的に同様のプロセスを使用して形成され得る。
【００８６】
図１３は、本開示の別の実施形態による切削要素１３００の簡略化された側面図を示す。切削要素１３００は、支持基板１３０４と、界面１３０６で支持基板１３０４に取り付けられた切削テーブル１３０２とを含む。支持基板１３０４及び切削テーブル１３０２は、それぞれ、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述した支持基板２０４及び切削テーブル２１２の材料組成及び材料分布と実質的に同様の材料組成及び材料分布を有することができる。図１３に示されるように、切削テーブル１２０２は、略半球状の形状を示し、切削テーブル１３０２の切削面１３１０を少なくとも部分的に画定する、半球側面１３０８と頂点１３０１（例えば、先端）とを含む。頂点１３０１は、界面１３０６で支持基板１３０４に固定された切削テーブル１３０２の別の端部の反対側にある切削テーブル１３０４の端部を含む。頂点１３０１は丸みを帯びていてもよく（例えば、弓状、湾曲）、切削要素１３００の中心長手軸に関して中心に置かれてもよい。半球側面１３０８は、支持基板１３０４に隣接し、支持基板１３０４の側面に実質的に平行に延びる第１の部分と、第１の部分と頂点１３０１の間にある弓状の（例えば、湾曲した）経路に延びる第２の部分とを含み得る。切削テーブル１３０２及びその支持基板１３０４を含む切削要素１３００は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述したプロセスと実質的に同様のプロセスを使用して形成され得る。
【００８７】
図１４は、本開示の別の実施形態による切削要素１４００の簡略化された側面図を示す。切削要素１４００は、支持基板１４０４と、界面１４０６で支持基板１４０４に取り付けられた切削テーブル１４０２とを含む。支持基板１４０４及び切削テーブル１４０２は、それぞれ、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述した支持基板２０４及び切削テーブル２１２の材料組成及び材料分布と実質的に同様の材料組成及び材料分布を有することができる。図１４に示されるように、切削テーブル１４０２は、半球形状を示し、切削テーブル１４０２の切削面１４１０を少なくとも部分的に画定する、半球側面１４０８、平坦な側面１４０７、及び頂点１４０１（例えば、先端）を含む。頂点１４０１は、界面１４０６で支持基板１４０４に固定された切削テーブル１４０２の別の端部の反対側にある切削テーブル１４０４の端部を含む。半球側面１４０８は、界面１４０６から頂点１４０１に向かって、または界面１４０６に近接して、上向き及び内向きに延びる。平坦な側面１４０７は、半球側面１４０８に対向し、また、界面１４０６から頂点１４０１に向かってまたは界面１４０６に近接して、上向き及び内向きに延びる。頂点１４０１は、切削要素１４００の中央の長手軸に関して中心を置いてもよい。半球側面１４０８は、支持基板１４０４に隣接し、支持基板１４０４の側面に実質的に平行に延びる第１の部分と、第１の部分と頂点１４０１の間にある弓状の（例えば、湾曲した）経路に延びる第２の部分を含むことができる。平坦な側面１４０７は、実質的に平面であってもよく、支持基板１４０４の側面に対して角度が付けられていてもよい。半球側面１４０８、平坦な側面１４０７、及び頂点１４０１の間の界面は、滑らかで移行していても（例えば、面取りされている及び／または丸みを帯びている）、または鋭利（例えば、面取りされておらず、丸みを帯びていない）であってもよい。切削テーブル１４０２及びその支持基板１４０４を含む切削要素１４００は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述したプロセスと実質的に同様のプロセスを使用して形成され得る。
【００８８】
図１５は、本開示の別の実施形態による切削要素１５００の簡略化された側面図を示す。切削要素１５００は、支持基板１５０４と、界面１５０６で支持基板１５０４に取り付けられた切削テーブル１５０２とを含む。支持基板１５０４及び切削テーブル１５０２は、それぞれ、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述した支持基板２０４及び切削テーブル２１２の材料組成及び材料分布と実質的に同様の材料組成及び材料分布を有することができる。図１５に示されるように、切削テーブル１５０２は半球形状を示し、半球側面１５０８、平坦な側面１５０７、及び切削テーブル１５０２の切削面１５１０を少なくとも部分的に画定する頂点１５０１（例えば、先端）を含む。切削テーブル１５０２の構成は、切削テーブル１５０２の頂点１５０１が切削要素１５００の中心長手軸から横方向に偏向していることを除いて、切削テーブル１４０２（図１４）の構成と同様である。切削要素１５００の中心長手軸から頂点１５０１を横方向に偏向することにより、切削要素１４００（図１４）の半球側面１４０８（図１４）の寸法に対して、半球側面１５０８の寸法を延ばすことができ、切削要素１４００（図１４）の平坦な側面１４０７（図１４）の寸法及び角度に対して平坦な側面１５０７の寸法及び角度を小さくすることができる。切削テーブル１５０２及びその支持基板１５０４を含む切削要素１５００は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述したプロセスと実質的に同様のプロセスを使用して形成され得る。
【００８９】
本開示の方法はまた、切削要素以外の構造を形成するために使用されてもよい。すなわち、本開示の方法は、ダイヤモンドテーブル（例えば、ＰＤＣテーブル）などの硬質材料のテーブルを含む構造またはデバイスを形成することが望まれるときはいつでも使用することができる。本開示の方法は、ダウンホール作業に関連する（例えば、使用される）様々な他の構造、例えば軸受構造（例えば、軸受パッド、軸受ディスク、軸受ブロック、軸受スリーブ）、摩耗構造（例えば、摩耗パッド、摩耗ディスク、摩耗ブロック）、ブロック構造、ダイ構造（例えば、工具ダイ構造、ワイヤダイ構造）、及び／または他の構造を形成するために採用され得る。非限定的な例として、図１６及び図１７は、本開示の実施形態に従って形成され得る追加の構造（例えば、軸受構造、ダイ構造）を示す。
【００９０】
図１６は、本開示の別の実施形態による、軸受構造１６００の斜視図を図示する。軸受構造１６００は、支持基板１６０４と、界面１６０６で支持基板１６０４に取り付けられた硬いマーシャルテーブル１６０２（例えば、ＰＤＣテーブル）とを含む。支持基板１６０４及び切削テーブル１６０２は、それぞれ、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述した支持基板２０４及び切削テーブル２１２の材料組成及び材料分布と実質的に同様の材料組成及び材料分布を有することができる。軸受構造１６００は、軸受構造１６００の所定の使用に適した任意の所望の周辺幾何学的構成（例えば、周辺形状及び周辺サイズ）を示し得る。非限定的な例として、図１６に示されるように、軸受構造１６００は、楕円柱形状などの細長い３次元（３Ｄ）形状を呈してもよい。追加の実施形態では、軸受構造１６００は、異なる周辺形状（例えば、四角柱形状、円柱形状、円錐形状、円錐台形状、その切頭版、または軸受構造１６００を受け入れて保持するための、穴あけ工具のくぼみまたはソケットを補完する複雑な形状などの不規則な形状）を示してもよい。加えて、支持基板１６０４と硬いマーシャルテーブル１６０２との間の界面１６０６は、実質的に平面であってもよく、または非平面（例えば、湾曲、角度あり、鋸歯状、正弦波、Ｖ字形、Ｕ字形、不規則な形、その組み合わせなど）であってもよい。硬いマーシャルテーブル１６０２及びその支持基板１６０４を含む軸受構造１６００は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述したプロセスと実質的に同様のプロセスを使用して形成され得る。
【００９１】
図１７は、本開示の別の実施形態によるダイ構造１７００の斜視図を示す。ダイ構造１７００は、硬いマーシャルテーブル１７０２（例えば、ＰＤＣテーブル）を含み、この場合硬いマーシャルテーブル１７０２は、図２Ｂを参照して前述した切削テーブル２１２の材料組成及び材料分布と実質的に同様の材料組成及び材料分布を有し得る。ダイ構造１７００は、ダイ構造１７００の所定の使用に適した任意の所望の周辺幾何学的構成（例えば、周辺形状及び周辺サイズ）を示してもよい。例えば、所望の所定の周辺幾何学的構成を有する別の構造（例えば、地中掘削ツール構造、ワイヤ構造）の形成を補完する周辺幾何学的構成が挙げられる。非限定的な例として、図１７に示されるように、ダイ構造１７００は、管状形状などの少なくとも部分的に（例えば、実質的に）中空の細長い三次元（３Ｄ）形状を呈してもよい。追加の実施形態では、ダイ構造１７００は、円錐形、立方形、直方体、円筒形、半円筒形、球形、半球形、三角柱形、または不規則な形状の少なくとも部分的に中空の形状など、異なる周辺形状を示してもよい。硬いマーシャルテーブル１７０２を含むダイ構造１７００は、図２Ａ及び図２Ｂを参照して前述したプロセスと実質的に同様のプロセスを使用して形成され得る。
【００９２】
本明細書に記載される切削要素（例えば、図３〜図１５に示される切削要素３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００）の実施形態は、本開示の追加の実施形態に従って、地中掘削ツールに固定され得、地下形成材料を除去するために使用され得る。地中掘削ツールは、例えば、回転ドリルビット、パーカッションビット、コアリングビット、偏心ビット、リーマーツール、フライス工具などであり得る。非限定的な例として、図１８は、切削要素１８０２を含む固定カッター型地中掘削回転ドリルビット１８００を示す。切削要素１８０２の１つ以上は、図３〜図１５に関して本明細書で先に説明した切削要素３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００の１つ以上と実質的に同様であり得、これらは、図２Ａ及び図２Ｂを参照して本明細書で前述した方法に従って形成することができる。回転ドリルビット１８００はビット本体１８０４を含み、切削要素１８０２はビット本体１８０４に取り付けられる。切削要素１８０２は、例えば、ビット本体１８０４の外表面に形成されたポケット内にろう付け、溶接、または他の方法で固定されてもよい。任意選択で、回転ドリルビット１８００は、図１６に関して本明細書で先に説明した軸受構造１６００など、本開示の実施形態に従って形成された１つまたは複数の他の構造（例えば、軸受構造、摩耗構造、ブロック構造）も含むことができる。
【００９３】
本開示の追加の非限定的な例示的実施形態を以下に記載する。
【００９４】
実施形態１：切削要素用の支持基板を形成する方法であって、孤立性ＷＣ粒子、結合因子、及びＣｏ、Ａｌ、ならびにＣ及びＷの１つまたは複数を含む孤立性粒子を含む前駆体組成物を形成すること、及び前記前駆体組成物を圧密化プロセスに供して、Ｃｏ、Ａｌ、Ｗ、及びＣを含む均質化バインダーに分散されたＷＣ粒子を含む圧密構造を形成することを含む、前記方法。
【００９５】
実施形態２：前駆体組成物を形成することは、前記孤立性ＷＣ粒子、前記結合因子、及び孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ合金粒子及び孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｗ合金粒子のうちの１つ以上を含む前記前駆体組成物を形成することを含む、実施形態１の方法。
【００９６】
実施形態３：前記前駆体組成物を形成することが、約５ｗｔ％の孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ粒子から約１５ｗｔ％の孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ粒子、及び約８５ｗｔ％の孤立性ＷＣ粒子から約９５ｗｔ％の孤立性ＷＣ粒子を含むように前記前駆体組成物を形成することを含む、実施形態１の方法。
【００９７】
実施形態４：前記前駆体組成物を形成することが、約１２ｗｔ％の孤立性Ｃｏ−Ａｌ−Ｃ粒子及び約８８ｗｔ％の孤立性ＷＣ粒子を含む前記前駆体組成物を形成することを含む、実施形態１の方法。
【００９８】
実施形態５：前駆体組成物を形成することが、Ｂ、Ａｌ、Ｃ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、及びＣｄのうちの１つ以上を含む少なくとも１つの添加剤を含む前記前駆体組成物を形成することをさらに含む、実施形態１の方法。
【００９９】
実施形態６：前駆体組成物を形成することが、前記孤立性ＷＣ粒子、前記結合因子、孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、及び孤立性Ｃ粒子及び孤立性元素Ｗ粒子の１つ以上を含む前記前駆体組成物を形成することを含む、実施形態１の方法。
【０１００】
実施形態７：前記孤立性ＷＣ粒子、前記結合因子、孤立性元素Ｃｏ粒子、孤立性元素Ａｌ粒子、及び孤立性Ｃ粒子及び孤立性元素Ｗ粒子の１つ以上を含む前記前駆体組成物を形成することが、約４ｗｔ％の孤立性元素Ｃｏ粒子から約１５ｗｔ％の孤立性元素Ｃｏ粒子、約０．０５ｗｔ％の孤立性元素Ａｌ粒子から約３ｗｔ％の孤立性元素Ａｌ粒子、約０．０１３ｗｔ％の孤立性Ｃ粒子から約０．３ｗｔ％の孤立性Ｃ粒子、及び約８５ｗｔ％の孤立性ＷＣ粒子から約９５ｗｔ％の孤立性ＷＣ粒子を含む前駆体組成物を形成することを含む、実施形態６の方法。
【０１０１】
実施形態８：前記前駆体組成物を圧密化プロセスに供することが、前記前駆体組成物を少なくとも１つの成形及びプレスプロセスによりグリーン構造に形成すること、前記グリーン構造から前記結合因子を除去し、部分的に焼結してブラウン構造を形成すること、及び前記ブラウン構造に高密度化プロセスを施して、前記圧密構造を形成することを含む、実施形態１の方法。
【０１０２】
実施形態９：前記ブラウン構造を高密度化プロセスに供することは、前記ブラウン構造を焼結プロセス、ＨＩＰプロセス、焼結ＨＩＰプロセス、及びホットプレスプロセスの１つ以上に供することを含む、実施形態８の方法。
【０１０３】
実施形態１０：圧密構造を少なくとも１つの補足的均質化プロセスに供して、その均質化バインダーを実質的に完全に均質化することをさらに含む、実施形態８の方法。
【０１０４】
実施形態１１：切削要素を形成する方法であって、Ｃｏ、Ａｌ、Ｗ、及びＣを含む均質化バインダー内に分散されたＷＣ粒子を含む支持基板を提供すること、ダイヤモンド粒子を含む粉末を前記支持基板上に直接堆積させること、前記支持基板及び前記粉末を高温及び高圧にさらして、前記支持基板の前記均質化バインダーの一部を前記粉末に拡散させ、前記ダイヤモンド粒子を相互結合させること、及び前記相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間内の前記均質化バインダーの諸部分を、κ炭化物沈殿物を含む熱安定性材料に変換することを含む、前記方法。
【０１０５】
実施形態１２：支持基板を提供することは、均質化されたＣｏ−Ａｌ−Ｗ−Ｃ合金バインダー内に分散された前記ＷＣ粒子を含む前記支持基板を選択することを含む、実施形態１１の方法。
【０１０６】
実施形態１３：前記支持基板及び前記粉末を高温及び高圧に供して前記支持基板の前記均質化バインダーの一部を前記粉末に拡散させることが、前記支持基板及び前記粉末を前記均質化バインダーの前記固相線温度よりも高い少なくとも１つの温度、及び１気圧超の少なくとも１つの圧力まで加熱することを含む、実施形態１１の方法。
【０１０７】
実施形態１４：前記相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間内の前記均質化バインダーの諸部分を熱安定性材料に変換することは、０≦ｘ≦０．５で１つ以上のＣｏ３ＡｌＣ１−ｘ沈殿物を含む前記熱安定性材料を形成することを含む、実施形態１１の方法。
【０１０８】
実施形態１５：前記相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間内の前記均質化バインダーの諸部分を熱安定性材料に変換することは、ＦＣＣ  Ｌ１２相沈殿物、ＦＣＣ  ＤＯ２２相沈殿物、Ｄ８５相沈殿物、ＤＯ１９相沈殿物、β相沈殿物、ＦＣＣ  Ｌ１０相沈殿物、ＷＣ沈殿物、及びｘ＞２及びＭ＝Ｃｏ、ＷでＭｘＣ沈殿物のうちの１つ以上をさらに含む前記熱安定性材料を形成することを含む、実施形態１１の方法。
【０１０９】
実施形態１６：前記熱安定性材料を溶液化処理して、その前記κ炭化物沈殿物をＦＣＣ  Ｌ１２相沈殿物に分解することをさらに含む、実施形態１１の方法。
【０１１０】
実施形態１７：Ｃｏ、Ａｌ、Ｗ、及びＣを含む均質化バインダー中に分散されたＷＣ粒子を含む支持基板と、前記支持基板の端部に直接取り付けられた切削テーブルであって、相互結合ダイヤモンド粒子、及びκ炭化物沈殿物を含む前記相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間内の熱安定性材料を含む前記切削テーブルとを含む、切削要素。
【０１１１】
実施形態１８：前記熱安定性材料は、０≦ｘ≦０．５でＣｏ３ＡｌＣ１−ｘ沈殿物を含む、実施形態１７の切削要素。
【０１１２】
実施形態１９：前記熱安定性材料が、ＦＣＣ  Ｌ１２相沈殿物、ＦＣＣ  ＤＯ２２相沈殿物、Ｄ８５相沈殿物、ＤＯ１９相沈殿物、β相沈殿物、ＦＣＣ  Ｌ１０相沈殿物、ＷＣ沈殿物、及びｘ＞２及びＭ＝Ｃｏ、ＷでＭｘＣ沈殿物のうちの１つ以上をさらに含む、実施形態１７の切削要素。
【０１１３】
実施形態２０：前記支持基板と前記切削テーブルの前記結合高さと前記切削テーブルの最大外径との比率が約０．１から約５０の範囲内である、実施形態１７の切削要素。
【０１１４】
実施形態２１：前記切削テーブルが約０．３ｍｍから約５ｍｍの範囲内の最大厚さを示す、実施形態１７の切削要素。
【０１１５】
実施形態２２：前記切削テーブルの前記１つ以上の表面が少なくとも部分的に研磨されている、実施形態１７の切削要素。
【０１１６】
実施形態２３：前記切削テーブルの前記１つ以上の表面が少なくとも部分的に研磨されていない、実施形態１７の切削要素。
【０１１７】
実施形態２４：前記切削テーブルは、約０．０２５４ｍｍから約２．５４ｍｍの範囲内の幅を個々に有する１つ以上の面取りを示す、実施形態１７の切削要素。
【０１１８】
実施形態２５：前記切削テーブルが１つ以上の丸みを帯びた縁を示す、実施形態１７の切削要素。
【０１１９】
実施形態２６：前記切削テーブルが、丸みを帯びた縁及び面取りされた縁を示す、実施形態１７の切削要素。
【０１２０】
実施形態２７：前記切削テーブルが実質的に非円筒形状を示す、実施形態１７の切削要素。
【０１２１】
実施形態２８：前記切削テーブルが、略円錐形、略円錐台形、のみ型、略半球形、または略半球形を示す、実施形態１７の切削要素。
【０１２２】
実施形態２９：前記切削テーブルが、頂点、及び前記支持基板と前記切削テーブルとの間の界面またはその付近の少なくとも１つの位置から前記頂点に向かって延びる少なくとも１つの側面であって、前記支持基板の側面に対して約５度から約８５度の範囲内の少なくとも１つの角度で延びる前記少なくとも１つの側面を含む、実施形態１７の切削要素。
【０１２３】
実施形態３０：前記切削テーブルの前記少なくとも１つの側面が、前記頂点に向かってそれぞれ個々に上向き及び内向きに延びる対向する円錐側面、及び前記対向する円錐側面の間に介在する対向する平坦な側面であって、それぞれが前記頂点に向かって上向き及び内向きに個々に延びている前記対向する平坦な側面を含む、実施形態２９の切削要素。
【０１２４】
実施形態３１：前記切削テーブルの前記頂点が丸みを帯びている、実施形態２９の切削要素。
【０１２５】
実施形態３２：前記頂点と前記少なくとも１つの側面との間の界面が、少なくとも部分的に面取りされているもの、少なくとも部分的に丸みを帯びているものの１つ以上である、実施形態２９の切削要素。
【０１２６】
実施形態３３：前記切削テーブルが、頂点、及び前記支持基板と前記切削テーブルとの間の界面またはその付近の少なくとも１つの位置から前記頂点に向かって延びる少なくとも１つの少なくとも部分的に弓状の側面を含む、実施形態１７の切削要素。
【０１２７】
実施形態３４：前記少なくとも１つの少なくとも部分的に弓状の側面に対向し、前記支持基板と前記切削テーブルとの前記界面またはその付近の少なくとも１つの他の位置から前記頂点に向かって延びる少なくとも１つの平坦な側面をさらに含む、実施形態３３の切削要素。
【０１２８】
実施形態３５：実施形態１７の前記切削要素を含む地中掘削ツール。
【０１２９】
実施形態３６：Ｃｏ、Ａｌ、Ｗ、及びＣを含む均質化バインダー中に分散されたＷＣ粒子を含む圧密構造、及び前記圧密構造に直接取り付けられた硬質材料構造であって、相互結合ダイヤモンド粒子、及び前記相互結合ダイヤモンド粒子間の隙間空間内の熱安定性材料であって、κ炭化物沈殿物を含む前記熱安定性材料を含む前記硬質材料構造を含む、構造。
【０１３０】
実施形態３７：前記構造が、軸受構造、摩耗構造、及びダイ構造のうちの１つ以上に対して構成される、実施形態３６の構造。
【０１３１】
本開示は様々な修正形態及び代替形態の影響を受けやすいが、特定の実施形態を例として図面に示し、本明細書で詳細に説明した。しかし、本開示は、開示された特定の形態に限定されることを意図していない。むしろ、本開示は、以下の添付の特許請求の範囲及びそれらの法的同等物によって定義される本開示の範囲内に入るすべての修正形態、同等物、及び代替物を網羅するものである。
【図１】
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【図２Ａ】
0006932207.tif 000003
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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