БУРОВОЕ ДОЛОТО И ДРУГИЕ ИЗДЕЛИЯ, СОДЕРЖАЩИЕ ЦЕМЕНТИРОВАННЫЙ КАРБИД

1. Изделие, содержащее по меньшей мере, одну деталь из цементированного карбида, при этом общий объем деталей из цементированного карбида составляет, по меньшей мере, 5% от общего объема изделия, и соединительную фазу, связывающую, по меньшей мере, одну деталь из цементированного карбида в изделие, и содержащую неорганические частицы и матричный материал, содержащий, по меньшей мере, один из металла и сплава металлов, при этом температура плавления неорганических частиц превышает температуру плавления матричного материала.
2. Изделие по п.1, в котором общий объем деталей из цементированного карбида составляет, по меньшей мере, 10% от общего объема изделия.
3. Изделие по п.1, содержащее, по меньшей мере, две детали из цементированного карбида, связанные в изделие соединительной фазой, и имеющие объем цементированного карбида, составляющий, по меньшей мере, 10% от общего объема изделия.
4. Изделие по п.1, дополнительно содержащее деталь из нецементированного карбида, связанную в изделие соединительной фазой.
5. Изделие по п.1, содержащее, по меньшей мере, две детали из нецементированного карбида, связанные в изделие соединительной фазой.
6. Изделие по п.1, в котором деталь из цементированного карбида содержит частицы, по меньшей мере, одного карбида металла, выбранного из групп IVB, VB или VIB периодической таблицы элементов Менделеева, диспергированные в связующем, содержащем, по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: кобальт, сплав кобальта, никель, сплав никеля, железо и сплав железа.
7. Изделие по п.6, в котором связующее детали из цементированного карбида дополнительно содержит, по меньшей мере, одну добавку, выбранную из хрома, кремния, бора, алюминия, меди, рутения и марганца.
8. Изделие по п.1, в котором деталь из цементированного карбида содержит гибридный цементированный карбид.
9. Изделие по п.8, в котором диспергированная фаза гибридного цементированного карбида имеет соотношение контакта не превышающее 0,48.
10. Изделие по п.4, в котором деталь из нецементированного карбида включает металлический компонент.
11. Изделие по п.4, в котором деталь из нецементированного карбида содержит, по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: железо, сплав железа, никель, сплав никеля, кобальт, сплав кобальта, медь, сплав меди, алюминий, сплав алюминия, титан, сплав титана, вольфрам и сплав вольфрама.
12. Изделие по п.4, в котором деталь из нецементированного карбида содержит, по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: вольфрам, сплав вольфрама, тантал, сплав тантала, молибден, сплав молибдена, ниобий и сплав ниобия, диспергированные в непрерывной матрице металла или сплава металла.
13. Изделие по п.12, в котором деталь из нецементированного карбида содержит вольфрам.
14. Изделие по п.12, в котором непрерывная матрица включает матричный материал соединительной фазы.
15. Изделие по п.1, в котором неорганические частицы соединительной фазы содержат, по меньшей мере, одно из следующего: карбид, борид, оксид, нитрид, силицид, цементированный карбид, синтетический алмаз, натуральный алмаз, карбид вольфрама и литой карбид вольфрама.
16. Изделие по п.1, в котором неорганические частицы соединительной фазы содержат, по меньшей мере, один карбид металла, выбранный из групп IVB, VB или VIB периодической таблицы элементов Менделеева.
17. Изделие по п.1, в котором неорганические частицы соединительной фазы содержат зерна металла или сплава металла.
18. Изделие по п.17, в котором неорганические частицы соединительной фазы содержат зерна, по меньшей мере, одного из следующих металлических материалов: вольфрам, сплав вольфрама, тантал, сплав тантала, молибден, сплав молибдена, ниобий и сплав ниобия.
19. Изделие по п.17, в котором неорганические частицы соединительной фазы содержат вольфрам.
20. Изделие по п.17, в котором соединительная фаза пригодна для механической обработки.
21. Изделие по п.1, в котором матрица соединительной фазы содержит, по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: никель, сплав никеля, кобальт, сплав кобальта, железо, сплав железа, медь, сплав меди, алюминий, сплав алюминия, титан и сплав титана.
22. Изделие по п.1, в котором матрица соединительной фазы содержит бронзу, состоящую, по существу, из приблизительно 78 вес.% меди, приблизительно 10 вес.% никеля, приблизительно 6 вес.% марганца, приблизительно 6 вес.% олова и случайных загрязняющих примесей.
23. Изделие по п.1, которое представляет собой одно из следующих изделий: буровое долото с неподвижными резцами, корпус бурового долота с неподвижными резцами, шарошечное коническое долото, коническая шарошка и деталь бурового долота.
24. Изделие по п.4, которое представляет собой одно из следующих изделий: буровое долото с неподвижными резцами, корпус бурового долота с неподвижными резцами, шарошечное коническое долото, коническая шарошка и деталь бурового долота.
25. Изделие для бурения земли, содержащее, по меньшей мере, одну деталь из цементированного карбида, содержащую объем цементированного карбида, составляющий, по меньшей мере, 5% от общего объема изделия для бурения земли, композиционный металлической матричный материал, связывающий, по меньшей мере, одну деталь из цементированного карбида в изделие для бурения земли, и содержащий твердые частицы, диспергированные в матрице, содержащей, по меньшей мере, металл или сплав металла.
26. Изделие для бурения земли по п.25, в котором общий объем деталей из цементированного карбида составляет, по меньшей мере, 10% от общего объема изделия для бурения земли.
27. Изделие для бурения земли по п.25, содержащее, по меньшей мере, две детали из цементированного карбида, при этои композиционный металлический матричный материал связывает каждую деталь из цементированного карбида в изделие для бурения земли.
28. Изделие для бурения земли по п.25, в котором деталь из цементированного карбида содержит, по меньшей мере, один карбид металла, выбранного из групп IVB, VB или VIB периодической таблицы элементов Менделеева, диспергированный в связующем, содержащем, по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: кобальт, сплав кобальта, никель, сплав никеля, железо и сплав железа.
29. Изделие для бурения земли по п.28, в котором связующее детали из цементированного карбида дополнительно содержит, по меньшей мере, одну добавку, выбранную из хрома, кремния, бора, алюминия, меди, рутения и марганца.
30. Изделие для бурения земли по п.25, которое представляет собой буровое долото с неподвижным резцом, содержащий режущую область, при этом деталь из цементированного карбида представляет собой, по меньшей мере, часть режущей области.
31. Изделие для бурения земли по п.25, в котором деталь из цементированного карбида содержит гибридный цементированный карбид.
32. Изделие для бурения земли по п.31, в котором диспергированная фаза гибридного цементированного карбида имеет соотношение контакта не превышающее 0,48.
33. Изделие для бурения земли по п.25, дополнительно содержащее деталь из нецементированного карбида, содержащую, по меньшей мере, один из металла и сплава металла.
34. Изделие для бурения земли по п.33, в котором деталь из нецементированного карбида содержит, по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: железо, сплав железа, никель, сплав никеля, кобальт, сплав кобальта, медь, сплав меди, алюминий, сплав алюминия, титан, сплав титана, вольфрам и сплав вольфрама.
35. Изделие для бурения земли по п.33, в котором деталь из нецементированного карбида содержит металлические зерна, диспергированные в матрице, содержащей, по меньшей мере, один из металла и сплава металла.
36. Изделие для бурения земли по п.35, в котором металлические зерна выбраны из группы, содержащей вольфрам, сплав вольфрама, тантал, сплав тантала, молибден, сплав молибдена, ниобий и сплав ниобия.
37. Изделие для бурения земли по п.35, в котором металлические зерна содержат вольфрам.
38. Изделие для бурения земли по п.34, в котором деталь из нецементированного карбида снабжена резьбой, предназначенной для прикрепления изделия для бурения земли к бурильной колонне.
39. Изделие для бурения земли по п.35, в котором деталь из нецементированного карбида снабжена резьбой, предназначенной для прикрепления изделия для бурения земли к бурильной колонне.
40. Изделие для бурения земли по п.25, в котором твердые частицы металлического матричного композиционного материала содержат, по меньшей мере, одно из следующего: карбид, борид, оксид, нитрид, силицид, спеченный цементированный карбид, синтетический алмаз и натуральный алмаз.
41. Изделие для бурения земли по п.25, в котором твердые частицы металлического матричного композиционного материала содержат, по меньшей мере, одно из следующего: карбид металла, выбранный из групп IVB, VB или VIB периодической таблицы элементов Менделеева, карбид вольфрама и литой карбид вольфрама.
42. Изделие для бурения земли по п.25, в котором матрица композиционного металлического матричного материала содержит, по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: никель, сплав никеля, кобальт, сплав кобальта, железо, сплав железа, медь, сплав меди, алюминий, сплав алюминия, титан, сплав титана и бронзу.
43. Изделие для бурения земли по п.25, в котором матрица металлического композиционного матричного материала содержит бронзу, состоящую, по существу, из 78 вес.% меди, 10 вес.% никеля, 6 вес.% марганца, 6 вес.% олова и случайных загрязняющих примесей.
44. Изделие для бурения земли по п.25, которое представляет собой буровое долото с неподвижным резцом, корпуса для бурового долота с неподвижным резцом, шарошечное коническое долото или коническую шарошку.
45. Способ изготовления изделия, содержащего цементированный карбид, содержащий следующие стадии:
размещение, по меньшей мере, одной детали из цементированного карбида и выборочно, детали из нецементированного карбида в полости пресс-формы в заданных позициях для частичного заполнения полости и определения границ незанятого пространства в полости, при этом объем, по меньшей мере, одной детали из цементированного карбида составляет, по меньшей мере, 5% от общего объема изделия;
добавление множества неорганических частиц для частичного заполнения незанятого пространства и получения остаточного пространства между неорганическими частицами;
нагревание детали из цементированного карбида, если она используется и множества твердых частиц;
заполнение одним из расплавленного металла и сплава расплавленных металлов в остаточном пространстве, при этом температура плавления одного из расплавленного металла и сплава расплавленного металла, меньше температуры плавления множества неорганических частиц; и
охлаждение расплавленного металла и сплава расплавленных металлов в остаточном пространстве, при этом расплавленный металл и сплав расплавленных металлов затвердевает и связывает деталь из цементированного карбида, деталь из нецементированного карбида, если она используется, и неорганические частицы для формирования изделия.
46. Способ по п.45, в котором объем, по меньшей мере, одной детали из цементированного карбида составляет, по меньшей мере, 10% от общего объема изделия.
47. Способ по п.45, содержащий размещение, по меньшей мере, двух деталей из цементированного карбида в полости пресс-формы в заданных позициях.
48. Способ по п.45, содержащий размещение распорок в пресс-форму для размещения, по меньшей мере, одной детали из цементированного карбида и детали из нецементированного карбида, если она используется, в заданных позициях.
49. Способ по п.45, в котором деталь из цементированного карбида содержит, по меньшей мере, один карбид металла группы IVB, группы VB или группы VIB периодической таблицы элементов Менделеева, и связующее, содержащее по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: кобальт, сплавы кобальта, никель, сплавы никеля, железо и сплавы железа.
50. Способ по п.49, в котором связующее детали из цементированного карбида дополнительно содержит, по меньшей мере, одну добавку, выбранную из хрома, кремния, бора, алюминия, меди, рутения и марганца.
51. Способ по п.45, в котором деталь из цементированного карбида содержит композиционный материал из гибридного цементированного карбида.
52. Способ по п.51, в котором диспергированная фаза композиционного материала из гибридного цементированного карбида имеет соотношение контакта, составляющее не более 0,48.
53. Способ по п.45, содержащий размещение, по меньшей мере, одной детали из цементированного карбида и одной детали из нецементированного карбида в полости пресс-формы в заданных позициях для частичного заполнения полости и определения границ незанятого пространства в полости, при этом деталь из нецементированного карбида состоит из металлического материала, включающего, по меньшей мере, один из металла и сплава металла.
54. Способ по п.53, в котором деталь из нецементированного карбида содержит, по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: железо, сплав железа, никель, сплав никеля, кобальт, сплав кобальта, медь, сплав меди, алюминий, сплав алюминия, титан, сплав титана, вольфрам и сплав вольфрама.
55. Способ по п.45, содержащий добавление множества неорганических частиц для частичного заполнения незанятого пространства и получения остаточного пространства между твердыми частицами, при этом неорганические частицы содержат металлические зерна.
56. Способ по п.55, в котором металлические зерна содержат, по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: вольфрам, сплав вольфрама, тантал, сплав тантала, молибден, сплав молибдена, ниобий и сплав ниобия.
57. Способ по п.55, в котором металлические зерна содержат вольфрам.
58. Способ по п.45, содержащий добавление множества неорганических частиц для частичного заполнения незанятого пространства и обеспечения остаточного пространства между неорганическими частицами, при этом неорганические частицы содержат твердые частицы.
59. Способ по п.58, в котором твердые частицы представляют собой одно или более из следующих соединений, карбид, борид, оксид, нитрид, силицид, спеченный цементированный карбид, синтетический алмаз и натуральный алмаз.
60. Способ по п.58, в котором твердые частицы содержат, по меньшей мере, одно из следующих соединений: карбид металла, выбранного из групп IVB, VB или VIB периодической таблицы элементов Менделеева, карбид вольфрама и литой карбид вольфрама.
61. Способ по п.45, в котором расплавленный металл и сплав расплавленного металла содержат один или более следующих металлических материалов: никель, сплав никеля, кобальт, сплав кобальта, железо, сплав железа, медь, сплав меди, алюминий, сплав алюминия, титан, сплав титана и бронзу.
62. Способ по п.61, в котором сплав расплавленного металла включает бронзу, состоящую, по существу, из 78 вес.% меди, 10 вес.% никеля, 6 вес.% марганца, 6 вес.% олова и случайных загрязняющих примесей.
63. Способ по п.45, в котором изделие представляет собой корпус бурового долота с неподвижными резцами или коническую шарошку.
64. Способ изготовления бурового долота с неподвижными резцами, содержащий следующие стадии:
размещение, по меньшей мере, одной детали из цементированного карбида и, выборочно, одной детали из нецементированного карбида в полости пресс-формы, и определение незанятой части полости, при этом общий объем деталей из цементированного карбида, размещенных в полости пресс-формы, составляет, по меньшей мере, 5% от общего объема бурового долота с неподвижными резцами;
размещение твердых частиц в полости для заполнения части незанятого пространства пресс-формы и определения незанятой части пространства пресс-формы;
нагревание пресс-формы до температуры литья;
добавление расплавленного металлического литейного материала в пресс-форму, при этом температура расплавленного металлического литейного материала меньше температуры плавления неорганических частиц, и расплавленный металлический литейный материал проникает в остаточную часть;
охлаждение пресс-формы для отверждения расплавленного металлического литейного материала металла и связывания, по меньшей мере, одной детали из спеченного цементированного карбида и, по меньшей мере, одной детали из нецементированного карбида, если она используется, и твердых частиц в буровое долото с неподвижными резцами;
при этом деталь из цементированного карбида размещают в полости для формирования, по меньшей мере, части режущей области бурового долота с неподвижными резцами, и деталь из нецементированного карбида, если она используется, формирует, по меньшей мере, часть области для прикрепления бурового долота с неподвижными резцами.
65. Способ по п.64, в котором общий объем деталей из цементированного карбида, размещенных в полости пресс-формы, составляет, по меньшей мере, 10% от общего объема бурового долота с неподвижными резцами.
66. Способ по п.64, дополнительно содержащий размещение, по меньшей мере, одной графитовой распорки в полости пресс-формы, при этом полость и, по меньшей мере, одна графитовая распорка определяют общую форму бурового долота с неподвижными резцами.
67. Способ по п.64, в котором деталь из нецементированного карбида расположена в пресс-форме, содержит металлический материал и формирует пригодный для механической обработки участок бурового долота с неподвижными резцами.
68. Способ по п.64, в котором металлический материал содержит, по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: железо, сплав железа, никель, сплав никеля, кобальт, сплав кобальта, медь, сплав меди, алюминий, сплав алюминия, титан, сплав титана, вольфрам и сплав вольфрама.
69. Способ по п.64, в котором размещение неорганических частиц в полости содержит загрузку металлических зерен в полость, добавление металлического литейного материала в пресс-форму содержит проникновение металлического литейного материала в пустое пространство между металлическими зернами и отверждение литейного материала обеспечивает получение пригодного для механической обработки участка, содержащего металлические зерна в матрице отвержденного металлического литейного материала.
70. Способ по п.69, в котором металлические зерна содержат, по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: вольфрам, сплав вольфрама, тантал, сплав тантала, молибден, сплав молибдена, ниобий и сплав ниобия.
71. Способ по п.67, дополнительно содержащий нарезание резьбы на пригодном для механической обработки участке.
72. Способ по п.64, в котором, по меньшей мере, одна деталь из цементированного карбида содержит, по меньшей мере, один карбид металла, выбранного из групп IVB, VB и VIB периодической таблицы элементов Менделеева, и связующее, содержащее, по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: кобальт, сплав кобальта, никель, сплав никеля, железо и сплав железа.
73. Способ по п.72, в котором связующее содержит, по меньшей мере, одну добавку, выбранную из хрома, кремния, бора, алюминия, меди, рутения и марганца.
74. Способ по п.64, в котором, по меньшей мере, одна деталь из цементированного карбида содержит композиционный материал из спеченного гибридного цементированного карбида.
75. Способ по п.74, в котором композиционный материал из гибридного цементированного карбида имеет соотношение контакта диспергированной фазы, составляющее не более 0,48.
76. Способ по п.64, в котором твердые частицы содержат, по меньшей мере, одно или более следующих соединений: карбид, борид, оксид, нитрид, силицид, спеченный цементированный карбид, синтетический алмаз и натуральный алмаз.
77. Способ по п.64, в котором твердые частицы содержат, по меньшей мере, одно из следующих соединений: карбид металла, выбранного из групп IVB, VB или VIB периодической таблицы элементов Менделеева, карбид вольфрама; и литой карбид вольфрама.
78. Способ по п.64, в котором металлический литейный материал содержит, по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: никель, сплав никеля, кобальт, сплав кобальта, железо, сплав железа, медь, сплав меди, алюминий, сплав алюминия, титан, сплав титана и бронзу.
79. Способ по п.64, в котором металлический литейный материал включает бронзу.
80. Способ по п.79, в котором бронза состоит, по существу, из 78 вес.% меди, 10 вес.% никеля, 6 вес.% марганца, 6 вес.% олова и случайных загрязняющих примесей.
81. Способ по п.64, дополнительно включающий размещение, по меньшей мере, одной калиброванной прокладки из спеченного цементированного карбида в полости пресс-формы.
82. Способ по п.64, дополнительно включающий размещение, по меньшей мере, одной насадки из спеченного цементированного карбида в полости пресс-формы.
83. Изделие, содержащее, по меньшей мере, одну деталь из цементированного карбида, и соединительную фазу, связывающую, по меньшей мере, одну деталь из цементированного карбида в изделие и содержащую эвтактический сплав.
84. Изделие по п.83, в котором, по меньшей мере, одна деталь из цементированного карбида имеет объем цементированного карбида, составляющий, по меньшей мере, 5% от общего объема изделия.
85. Изделие по п.83, в котором, по меньшей мере, одна деталь из цементированного карбида имеет объем цементированного карбида, составляющий, по меньшей мере, 10% от общего объема изделия.
86. Изделие по п.83, дополнительно содержащее, по меньшей мере, одну деталь из нецементированного карбида, связанную в изделие соединительной фазой.
87. Изделие по п.83, в котором деталь из цементированного карбида содержит частицы, по меньшей мере, одного карбида металла, выбранного из групп IVB, VB или VIB периодической таблицы элементов Менделеева, диспергированные в связующем, содержащем, по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: кобальт, сплав кобальта, никель, сплав никеля, железо и сплав железа.
88. Изделие по п.83 в котором связующее детали из цементированного карбида дополнительно содержат, по меньшей мере, одну добавку, выбранную из хрома, кремния, бора, алюминия, меди, рутения и марганца.
89. Изделие по п.83, в котором деталь из цементированного карбида содержит гибридный цементированный карбид.
90. Изделие по п.89, в котором диспергированная фаза гибридного цементированного карбида имеет соотношение контакта, составляющие не более 0,48.
91. Изделие по п.86, в котором деталь из нецементированного карбида содержит металлический компонент.
92. Изделие по п.86, в котором деталь из нецементированного карбида содержит, по меньшей мере, один из следующих металлических материалов: железо, сплав железа, никель, сплав никеля, кобальт, сплав кобальта, медь, сплав меди, алюминий, сплав алюминия, титан, сплав титана, вольфрам и сплав вольфрама.
93. Изделие по п.83, в котором эвтактический сплав содержит 55 вес.% никеля и 45 вес.% карбида вольфрама.
94. Изделие по п.83, в котором эвтактический сплав содержит 55 вес.% кобальта и 45 вес.% карбида вольфрама.
95. Изделие по п.83, которое представляет собой одно из следующих изделий: буровое долото с неподвижными резцами, коническая шарошка и деталь бурового долота.
96. Способа изготовления изделия, содержащего цементированный карбид, содержащий следующие стадии:
размещение детали из спеченного цементированного карбида рядом, с по меньшей мере, одной смежной деталью, при этом указанные детали определяют пространство для наполнения;
заполнение пространства для наполнения смешанным порошком, содержащим эвтактический состав металлического сплава;
нагревание детали из цементированного карбида, смежной детали и порошка до, по меньшей мере, точки плавления эвтактического состава металлического сплава; и
охлаждение детали из цементированного карбида, смежной детали и эвтактического состава металлического сплава, при этом эвтактический состав металлического сплава соединяет деталь из цементированного карбида и смежную деталь.
97. Способ по п.96, в котором размещение детали из цементированного карбида рядом с, по меньшей мере, одной смежной деталью содержит размещение детали из спеченного цементированного карбида рядом с по меньшей мере, другой деталью из спеченного цементированного карбида.
98. Способ по п.96, в котором размещение детали из цементированного карбида рядом, с, по меньшей мере, одной смежной деталью содержит размещение детали из спеченного цементированного карбида рядом с, по меньшей мере, деталью из нецементированного карбида.
99. Способ по п.98, в котором деталь из нецементированного карбида является металлической деталью.
100. Способ по п.96, в котором заполнение пространства для наполнения смешанным порошком, содержащим эвтактический состав металлического сплава, содержит добавление смешанного порошка, состоящего из 55 вес.% никеля и 45 вес.% карбида вольфрама.
101. Способ по п.100, в котором нагревание детали из цементированного карбида, смежной детали и порошка до, по меньшей мере, точки плавления эвтактического состава металлического сплава содержит нагревание до температуры 1350°С или более.
102. Способ по п.96, в котором заполнение пространства для наполнения смешанным порошком, содержащим эвтактический состав металлического сплава, содержит добавление смешанного порошка, состоящего из 55 вес.% кобальта и 45 вес.% карбида вольфрама.
103. Способ по п.96, в котором нагревание детали из цементированного карбида, смежной детали и порошка до, по меньшей мере, точки плавления эвтактического состава металлического сплава содержит нагревание в инертной атмосфере или вакууме.