КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ НАНОЧАСТИЦЫ; БУРОВЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ И ЭЛЕМЕНТЫ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ ТАКИЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ; ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ НАНОЧАСТИЦЫ, А ТАКЖЕ СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

1. Композиционный материал, включающий:
материал матрицы;
твердые частицы, диспергированные в материале матрицы, и
наночастицы, диспергированные между ними в материале матрицы и содержащие другой материал, нежели материал твердых частиц.
2. Композиционный материал по п.1, в котором наночастицы содержат более твердый материал по сравнению с материалом матрицы.
3. Композиционный материал по п.1, в котором наночастицы демонстрируют по сравнению с материалом матрицы по меньшей мере один более высокий показатель из следующих: прочность, предел текучести, пластичность, прочность при ударе или абразивность.
4. Композиционный материал по п.1, в котором наночастицы содержат по меньшей мере один компонент из двух: карбид ванадия и диборид титана.
5. Композиционный материал по п.1, в котором наночастицы включают покрытие.
6. Композиционный материал по п.5, в котором рецептура покрытия разработана для повышения смачиваемости наночастиц материалом матрицы.
2
7. Композиционный материал по п.6, в котором покрытие содержит по меньшей мере один компонент из группы, включающей оксид олова (SnO), вольфрам, никель и титан.
8. Композиционный материал по п.1, включающий материал твердого наружного покрытия.
9. Режущий элемент для использования в буровом долоте для подземного бурения, включающий:
элемент конструкции, имеющий часть, удерживающую сегмент, и часть для прикрепления к буровому долоту, и
сегмент, прикрепленный к части элемента конструкции, удерживающей сегмент, и содержащий множество твердых частиц и множество наночастиц, диспергированных в материале матрицы.
10. Буровой инструмент для бурения подземных пород, включающий:
корпус долота, имеющий участок буровой коронки, состоящий из композиционного материала, включающего матрицу с диспергированными в ней частицами, содержащего твердые частицы и наночастицы, диспергированные в материале матрицы, в котором наночастицы содержат материал, отличный от материала твердых частиц, и
по меньшей мере одно режущее устройство, установленное на корпусе долота.
11. Режущий элемент с поликристаллическими элементами для использования в буровом инструменте, имеющий участок из поликристаллического материала, содержащего наночастицы в междоузлиях между связанными между собой кристаллами на участке поликристаллического материала, в котором наночастицы содержат материал катализатора.
12. Способ изготовления композиционного материала, включающий:
расплавление материала матрицы для получения материала расплавленной матрицы;
добавление наночастиц в материал расплавленной матрицы для получения смеси материала расплавленной матрицы;
пропитку твердых частиц, содержащих другой материал, нежели наночастицы, смесью материала расплавленной матрицы и
охлаждение смеси материала расплавленной матрицы для получения композиционного материала, содержащего материал матрицы, твердые частицы и наночастицы, рассеянные в материале матрицы между твердыми частицами.
13. Способ изготовления бурового инструмента, включающий:
обеспечение наличия твердых частиц и наночастиц в полости формы, в котором наночастицы содержат материал, отличный от материала твердых частиц, причем полость имеет конфигурацию, соответствующую по меньшей мере одной части корпуса долота бурового инструмента для бурения подземных пластов породы;
пропитку твердых частиц и наночастиц материалом расплавленной матрицы и
охлаждение материала расплавленной матрицы для получения материала твердой матрицы, окружающего твердые частицы и наночастицы.
14. Способ изготовления элемента бурового инструмента, включающий:
смешивание твердых частиц, наночастиц, содержащих материал, отличный от материала твердых частиц, и частиц, содержащих материал металлической матрицы для получения порошковой смеси;
прессование порошковой смеси для изготовления заготовки и
спекание заготовки до требуемой конечной плотности.
15. Способ изготовления режущего элемента с поликристаллическими элементами для бурового инструмента, включающий:
спекание массы твердых частиц, перемешанных с наночастицами, содержащими материал катализатора, в режиме высокого давления и высокой температуры.
16. Способ по п.15, в котором спекание массы твердых частиц включает спекание массы алмазных частиц.