BR112012013739A2

BR112012013739A2 - método para fabricar um compacto de pó metálico com nanomatriz

Info

Publication number: BR112012013739A2
Application number: BR112012013739-5A
Authority: BR
Inventors: Zhiyue Xu; Gaurav Agrawal; Bobby Salinas
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2009-12-08
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2020-08-25
Also published as: EP2509734A4; AU2010328287B2; CA2783220C; AU2010328287A1; CN102648064B; EP2509734B1; CN102648064A; EP2509734A2; MY163430A; WO2011071908A2; CA2783220A1; WO2011071908A3; US20110135530A1; BR112012013739B1; US9079246B2

Abstract

MÉTODO PARA FABRICAR UM COMPACTO DE PÓ METÁLICO COM NANOMATRIZ. A presente invenção refere-se a um método para fabricar um compacto de pó metálico. O método inclui formar um pó metálico revestido que compreende uma pluralidade de partículas de pó metálicas revestidas que têm núcleos de partícula com camadas de revestimento metálicos em nanoescala dispostas sobre eles, em que as camadas de revestimento metálicas têm uma composição química das camadas de revestimento metálicas. O método inclui também aplicar uma temperatura predeterminada e uma pressão predeterminada às particulas de pó revestidas, suficientes para formar um compacto de pó metálico sinterizando em fase sólida as camadas de revestimento metálicas em nanoescala de pluralidade de particulas de pó revestidas, para formar uma nanomatriz celular substancialmente contínua de um material da nanomatriz, uma pluralidade de partículas dispersadas, dispersadas dentro da nanomatriz celular e uma camada de união no estado sólido que se estende pela nanomatriz celular inteira.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO & PARA FABRICAR UM COMPACTO DE PÓ METÁLICO COM NANOMA- TRIZ". - REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS Este pedido de patente reivindica o benefício da data de depósi- ' to do pedido de patente número de série US 12/633.688, depositado em 8 de dezembro de 2009, intitulado "METHOD OF MAKING A NANOMATRIX POWDER METAL COMPACT".

ANTECEDENTES Poços de petróleo e gás natural utilizam frequentemente compo- nentes de furos de poços ou da coluna de perfuração (ferramentas), que, . devido à sua função, precisam ter vida útil apenas limitada que é considera- Ú velmente menor do que a vida útil do poço. Depois que a função de serviço . do componente ou ferramenta se esgota, ela deve ser removida ou descar- tada para recuperar o tamanho original da passagem de fluido para uso, in- cluíndo a produção de hidrocarbonetos, sequestro de CO», etc. O descarte de componentes ou ferramentas tem sido feito convencionalmente triturando ou perfurando o componente ou ferramenta para fora do furo do poço, que geralmente são operações morosas e onerosas.

Para eliminar a necessidade de operações de trituração ou per- furação, foi proposta a remoção dos componentes ou ferramentas por disso- lução de polímeros politáticos degradáveis usando vários fluidos para furos de poços. Entretanto, estes polímeros geralmente não têm a resistência me- cânica, a robustez de fratura e outras propriedades mecânicas necessárias pararealizar as funções de componentes ou ferramentas de furos de poços na totalidade da faixa de temperaturas operacionais do furo do poço e, por- tanto, sua aplicação tem sido limitada.

Outros materiais degradáveis foram propostos, incluindo certas ligas metálicas degradáveis formadas a partir de certos metais reativos em uma parte majoritária, tais como alumínio, junto com outros constituintes da liga em uma parte minoritária, tais como gálio, índio, bismuto, estanho e mis- turas e combinações deles, e sem excluir certos elementos secundários for-

madores de ligas, tais como zinco, cobre, prata, cádmio, chumbo, e misturas . e combinações deles. Estes materiais podem ser formados fundindo pós dos constituintes e depois solidificando o material fundido para formar a liga. Eles - podem ser formados também usando metalurgia do pó prensando, compac- tando, sinterizando, e procedimentos similares, uma mistura de pós de um ' metal reativo e outro constituinte da liga nas quantidades mencionadas. Es- tes materiais incluem muitas combinações que utilizam metais, tais como chumbo, cádmio, e similares, que podem não ser apropriados para liberar no meio ambiente em conjunto com a degradação do material. Além disso, sua formação pode envolver vários fenômenos de fusão que resultam em estru- turas de ligas que são ditadas pelos equilíbrios de fases e características de 7 solidificação dos respectivos constituintes da liga, e que podem não resultar ] em microestruturas ótimas ou desejáveis da liga, bem com suas proprieda- v des mecânicas ou características de dissolução.

Portanto, o desenvolvimento de materiais que podem ser usados para formar componentes e ferramentas de furos de poços que têm as pro- priedades mecânicas necessárias para realizar sua função pretendida, e de- pois removidos do furo do poço por dissolução controlada usando fluidos de furos de poços, é muito desejável.

SUMÁRIO Uma modalidade exemplificativa de um método para fabricar um compacto de pó metálico é descrito. O método inclui formar um pó metálico revestido que compreende uma pluralidade de partículas de pó metálicas revestidas que têm núcleos de partículas com camadas de revestimento me- —tálicas em nanoescala sobre elas, onde as camadas de revestimento metáli- cas têm uma composição química e os núcleos de partículas têm uma com- posição química que é diferente da composição química das camadas de revestimento metálicas; e aplicar uma temperatura predeterminada e uma pressão predeterminada às partículas de pó revestidas, suficientes para for- —marum compacto de pó metálico sinterizando em fase sólida as camadas de revestimento metálicas em nanoescala da pluralidade de partículas de pó revestidas para formar uma nanomatriz celular substancialmente contínua de um material da nanomatriz, uma pluralidade de partículas dispersadas, dis- . persadas dentro da nanomatriz celular e uma camada de união no estado sólido que se estende na nanomatriz celular inteira. . BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Fazendo referência agora aos desenhos nos quais elementos ' semelhantes são numerados de forma semelhante nas várias figuras:

a figura 1 é uma fotomicrografia de um pó 10 aqui descrito que foi embutido em um material de epóxi para montagem de um espécime e secionado;

a figura 2 é uma ilustração esquemática de uma modalidade e- xemplificativa de uma partícula de pó 12 como ela apareceria em uma vista " secional exemplificativa representada pela seção 2-2 da figura 1; ' a figura 3 é uma ilustração esquemática de uma segunda moda- . lidade exemplificativa de uma partícula de pó 12 como ela apareceria em uma segunda vista secional exemplificativa representada pela seção 2-2 da figura 1;

a figura 4 é uma ilustração esquemática de uma terceira modali- dade exemplificativa de uma partícula de pó 12 como ela apareceria em uma terceira vista secional exemplificativa representada pela seção 2-2 da figura

1 a figura 5 é uma ilustração esquemática de uma quarta modali- dade exemplificativa de uma partícula de pó 12 como ela apareceria em uma quarta vista secional exemplificativa representada pela seção 2-2 da figura 1;

a figura 6 é uma ilustração esquemática de uma segunda moda-

lidade exemplificativa de um pó aqui descrito tendo uma distribuição multi- modal de tamanhos de partículas;

a figura 7 é uma ilustração esquemática de uma terceira modali- dade exemplificativa de um pó aqui descrito tendo uma distribuição multimo- dal de tamanhos de partículas;

a figura 8 é um fluxograma de uma modalidade exemplificativa de um método para fabricar um pó aqui descrito;

a figura 9 é uma fotomicrografia de uma modalidade exemplifica-

tiva de um compacto de pó aqui descrito;

a figura 10 é uma ilustração esquemática de uma modalidade exemplificativa do compacto de pó da figura 9 fabricado usando um pó que

- tem partículas de pó revestidas com uma única camada como apareceria se

—captadaaolongo da seção 10-10;

a figura 11 é uma ilustração esquemática de uma modalidade exemplificativa de um compacto de pó aqui descrito que tem uma distribui- ção multimodal homogênea de tamanhos de partículas;

a figura 12 é uma ilustração esquemática de uma modalidade exemplificativa de um compacto de pó aqui descrito que tem uma distribui- ção multimodal inomogênea de tamanhos de partículas;

' a figura 13 é uma ilustração esquemática de uma modalidade exemplificativa de um compacto de pó aqui descrito formado a partir de um , primeiro pó e um segundo pó, e tendo uma distribuição multimodal homogê-

neadetamanhos de partículas;

a figura 14 é uma ilustração esquemática de uma modalidade exemplificativa de um compacto de pó aqui descrito formado a partir de um primeiro pó e um segundo pó, e tendo uma distribuição multimodal inomogê- nea de tamanhos de partículas;

a figura 15 é uma ilustração esquemática de outra modalidade exemplificativa do compacto de pó da figura 9 fabricado usando um pó que tem partículas de pó revestidas com múltiplas camadas como apareceria se captada ao longo da seção 10-10;

a figura 16 é uma ilustração esquemática da seção transversal

—deuma modalidade exemplificativa de um compacto de pó precursor;

a figura 17 é um fluxograma de uma modalidade exemplificativa de um método para fabricar um compacto de pó aqui descrito;

a figura 18 é uma tabela que descreve as configurações do nú- cleo de partícula e da camada de revestimento metálica para partículas de póe pós usados para fabricar modalidades exemplificativas de compactos de pó para teste como aqui descrito;

a figura 19 é uma plotagem da resistência à compressão dos i compactos de pó da figura 18 secos e em uma solução aquosa que compre- - ende 3% de KCI; a figura 20 é uma plotagem da velocidade de corrosão (ROC) 7 dos compactos de pó da figura 18 em uma solução aquosa que compreende 3%deKCla9g3ºC (200ºF)e temperatura ambiente; ' a figura 21 é uma plotagem da ROC dos compactos de pó da fi- gura 18 em 15% de HCI; * — afigura 22 é uma ilustração esquemática de uma mudança em uma propriedade de um compacto de pó aqui descrito em função do tempo e uma mudança na condição do ambiente do compacto de pó; a figura 23 é uma fotomicrografia eletrônica de uma superfície de " fratura de um compacto de pó formado a partir de um pó de Mg puro; Ú a figura 24 é uma fotomicrografia eletrônica de uma superfície de . S fratura de uma modalidade exemplificativa de um compacto de pó metálico aquidescrito; e a figura 25 é uma plotagem da resistência à compressão de um compacto de pó em função da quantidade de um constituinte (Al2O3) da na- nomatriz celular.

DESCRIÇÃO DETALHADA São descritos materiais metálicos leves de alta resistência que podem ser usados em uma ampla série de aplicações e ambientes de apli- cações, incluindo o uso em vários ambientes de furos de poços para fabricar várias ferramentas de fundo de poço leves de alta resistência, descartáveis ou degradáveis de forma selecionável e controlável ou outros componentes —dofundodo poço, bem como muitas outras aplicações para uso em artigos duráveis e também descartáveis ou degradáveis. Estes materiais leves de alta resistência, e degradáveis de forma selecionável e controlável, incluem compactos de pós sinterizados completamente densos, formados a partir de materiais de pós revestidos que incluem vários núcleos de partículas leves e materiais de núcleos que têm vários revestimentos em nanoescala em uma única camada e multicamadas. Estes compactos de pós são fabricados a partir de pós metálicos revestidos que incluem vários materiais de núcleos e núcleos de partículas leves de alta resistência eletroquimicamente ativos - (por exemplo, tendo potenciais-padrão de oxidação relativamente mais al- tos), tais como metais eletroquimicamente ativos, que são dispersados den- , tro de uma nanomatriz celular formada a partir de várias camadas de reves- timentometálicas em nanoescala de materiais de revestimento metálicos , e ' são particularmente úteis em aplicações de furos de poços.

Estes compactos de pós proporcionam uma combinação singular e vantajosa de propriedades de resistência mecânica, tais como resistência à compressão e cisalhamen- to, baixa densidade e propriedades de corrosão selecionáveis e controláveis, particularmente dissolução rápida e controlada em vários fluidos de furos de poços.

Por exemplo, o núcleo das partículas e as camadas de revestimento 7 destes pós podem ser selecionadas para produzir compactos de pós sinteri- Ú zados apropriados para uso como materiais projetados de alta resistência . : que têm uma resistência à compressão e resistência ao cisalhamento com- —paráveis a vários outros materiais projetados, incluindo aços-carbonos, aços inoxidáveis e aços-ligas, mas que têm também uma baixa densidade compa- rável a vários polímeros, elastômeros, cerâmicas porosas de baixa densida- de e materiais compósitos.

Como ainda outro exemplo, estes pós e materiais compactos de pós podem ser configurados para proporcionar uma degrada- ção ou descarte selecionável ou controlável em resposta a uma mudança em uma condição ambiental, tal como uma transição de uma velocidade de dissolução muito lenta para uma velocidade de dissolução muito rápida em resposta a uma mudança em uma propriedade ou condição de um furo de poço próximo de um artigo formado a partir do compacto, incluindo uma mu- —dançade propriedade em um fluido do furo do poço que fica em contato com o compacto de pó.

As características da degradação ou descarte selecioná- vel ou controlável descritas possibilitam também a estabilidade dimensional e a resistência de artigos, tais como ferramentas ou outros componentes de furos de poços, fabricados a partir destes materiais, seja mantida até que elesnão sejam mais necessários, e nesta hora uma condição ambiental pre- determinada, tal como uma condição do furo do poço, incluindo a temperatu- ra, pressão ou valor do pH do fluido do furo do poço, pode ser mudada para promover sua remoção por dissolução rápida. Estes materiais de pós reves- - tidos e compactos de pós e os materiais projetados formados a partir deles, bem como os métodos para fabricá-los, estão descritos adicionalmente abai- ' xo.

Fazendo referência às figuras 1-5, um pó metálico 10 inclui uma : pluralidade de partículas de pó metálicas revestidas 12. As partículas de pó 12 podem ser formadas para produzir um pó 10, incluindo um pó de escoa- mento livre, que pode ser vertido ou disposto de outra forma em quaisquer formas ou moldes (não ilustrados), tendo quaisquer formatos e tamanhos e que podem ser usados para modelar compactos de pós precursores 100 (figura 16) e compactos de pós 200 (figuras 10-15), como aqui descrito, que ' podem ser usados ou para uso na fabricação de vários artigos manufatura- i dos, incluindo várias ferramentas e componentes de furos de poços.

. i Cada uma das partículas de pó metálicas revestidas 12 de pó 10 inclui um núcleo de partícula 14 e uma camada de revestimento metálica 16 disposta sobre o núcleo de partícula 14. O núcleo de partícula 14 inclui u material do núcleo 18. O material do núcleo 18 pode incluir qualquer material apropriado para formar o núcleo da partícula 14 que produz a partícula de pó 12 que pode ser sinterizada para formar um compacto de pó leve de alta resistência 200, tendo características de dissolução selecionáveis e contro- láveis. Os materiais apropriados do núcleo incluem metais eletroquimica- mente ativos que têm potencial padrão de oxidação maior ou igual àquele de Zn, incluindo Mg, Al, Mn ou Zn ou uma combinação deles. Estes metais ele- troquimicamente ativos são muito reativos com inúmeros fluidos de furos de poços comuns, incluindo inúmeros fluidos iônicos ou fluidos altamente pola- res, tais como aqueles que contêm vários cloretos. Os exemplos incluem fluidos que compreendem cloreto de potássio (KCl), ácido clorídrico (HCI), | cloreto de cálcio (CaCl), brometo de cálcio (CaBr2) ou brometo de zinco (ZnBr2). O material do núcleo 18 pode incluir também outros metais que são menos eletroquimicamente ativos do que Zn ou materiais não metálicos, ou uma combinação deles. Os materiais não metálicos apropriados incluem ce- râmicas, compósitos, vidros ou carvão, ou uma combinação deles. O materi-

al do núcleo 18 pode ser selecionado para proporcionar uma alta velocidade - de dissolução em um fluido de furo de poço predeterminado, mas pode ser selecionado também para proporcionar uma velocidade de dissolução relati- ' vamente baixa, incluindo dissolução zero, onde a dissolução do material da nanomatriz faz com que o núcleo da partícula 14 seja rapidamente enfra- ' quecido e liberado do compacto de partículas na interface com o fluido do furo do poço, de tal modo que uma velocidade eficaz de dissolução de com- pactos de partículas fabricados usando núcleos de partículas 14 destes ma- teriais do núcleo 18 seja alta, muito embora o material do núcleo 18 em si possateruma baixa velocidade de dissolução, incluindo materiais do núcleo 20 que podem ser insolúveis no fluido do furo do poço.

" Quanto aos metais eletroquimicamente ativos como materiais do núcleo 18, incluindo Mg, Al, Mn ou Zn, estes metais podem ser usados como . metais puros ou em qualquer combinação entre si, incluindo várias combina- ções de ligas destes materiais, incluindo ligas binárias, ternárias ou quater- nárias destes materiais. Estas combinações podem incluir também compósi- tos destes materiais. Além disso, além de combinações entre si, os materiais de núcleos 18 de Mg, Al, Mn ou Zn podem incluir também outros constituin- tes, incluindo várias adições formadoras de ligas, para alterar uma ou mais propriedades dos núcleos de partículas 14, tal como melhorar a resistência, baixar a densidade ou alterar as características de dissolução do material do núcleo 18.

Dentre os metais eletroquimicamente ativos, o Mg, como metal puro ou uma liga ou um material compósito, é particularmente útil por causa da sua baixa densidade e capacidade para formar ligas de alta resistência, bem como seu alto grau de atividade eletroquímica, pois ele tem um poten- cial padrão de oxidação mais alto do que Al, Mn ou Zn. As ligas de Mg inclu- em todas ligas que têm Mg como constituinte da liga. As ligas de Mg que | combinam outros metais eletroquimicamente ativos, como aqui descrito, co- mo constituinte da liga são particularmente úteis, incluindo as ligas binárias de Mg-Zn, Mg-Al e Mg-Mn, bem como as ligas ternárias de Mg-Zn-Y e Mg- AI-X, onde X inclui Zn, Mn, Si, Ca ou Y, ou uma combinação deles. Estas ligas de Mg-ALI-X podem incluir, em peso, até cerca de 85% de Mg, até cerca - de 15% de Al e até cerca de 5% de X. O núcleo da partícula 14 e o material do núcleo 18, e particularmente os metais eletroquimicamente ativos incluin- . do Mg, Al, Mn ou Zn, ou combinações deles, podem incluir também um ele- mento terra-rara ou combinação de elementos ferras-raras. Como aqui utili- ' zados, os elementos terras-raras incluem Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd ou Er, ou uma combinação de elementos terras-raras. Quando presente, um elemento terra-rara ou combinação de elementos terras-raras pode estar presente em uma quantidade de cerca de 5% em peso ou menos. O núcleo de partícula 14 e o material do núcleo 18 têm uma temperatura de fusão (Tp). Como aqui utilizado, o termo Tp inclui a tempera- ' tura mais baixa na qual uma fusão incipiente ou liquação ou outras formas de fusão parcial ocorrem dentro do material do núcleo 18, independentemen- . te de se o material do núcleo 18 compreende um metal puro, uma liga com múltiplas fases com diferentes temperaturas de fusão ou materiais compósi- tos com diferentes temperaturas de fusão.

Os núcleos de partículas 14 podem ter qualquer tamanho de partícula apropriado ou faixa de tamanhos de partículas ou distribuição de tamanhos de partícula. Por exemplo, os núcleos de partículas 14 podem ser selecionados para proporcionar um tamanho médio de partícula que é repre- sentado por uma distribuição unimodal normal ou do tipo gaussiano ao redor de uma média, como ilustrado genericamente na figura 1. Em outro exemplo, os núcleos de partículas 14 podem ser selecionados ou misturados para proporcionar uma distribuição multimodal de tamanhos de partículas, inclu- indouma pluralidade de tamanhos médios de partículas do núcleo, tal como, por exemplo, distribuição bimodal homogênea de tamanhos médios de partí- culas, como ilustrado genericamente na figura 6. A seleção da distribuição dos tamanhos de partículas do núcleo pode ser usada para determinar, por exemplo, o tamanho de partícula e o espaçamento entre partículas 15 das partículas 12 do pó 10. Em uma modalidade exemplificativa, os núcleos de partículas 14 podem ter uma distribuição unimodal e um diâmetro médio de partícula de cerca de 5 um a cerca de 300 um, mais particularmente cerca

10/44 | de 80 um a cerca de 120 um, e ainda mais particularmente cerca de 100 um. . Os núcleos de partículas 14 podem ter qualquer formato de par- tícula apropriado, incluindo qualquer formato geométrico regular ou irregular, . ou qualquer combinação deles.

Em uma modalidade exemplificativa, os nú- cleosde partículas 14 são partículas metálicas eletroquimicamente ativas ' substancialmente esferoidais.

Em outra modalidade exemplificativa, os nú- cleos de partículas 14 são partículas de cerâmica com formato substancial- mente irregular.

Em ainda outra modalidade exemplificativa, os núcleos de partículas 14 são carvão ou outras estruturas nanotubulares ou microsferas devidroocas.

Cada uma das partículas de pó metálicas revestidas 12 do pó 10 Í inclui também uma camada de revestimento metálica 16 que fica disposta Ú sobre o núcleo da partícula 14. A camada de revestimento metálica 16 inclui . i um material de revestimento metálico 20. O material de revestimento metáli- co?20 confere às partículas de pó 12 e ao pó 10 sua natureza metálica.

À camada de revestimento metálica 16 é uma camada de revestimento em nanoescala.

Em uma modalidade exemplificativa, a camada de revestimento metálica 16 pode ter uma espessura de cerca de 25 nm a cerca de 2.500 nm.

A espessura da camada de revestimento metálica 16 pode variar sobre a superfície do núcleo da partícula 14, mas será de preferência uma espes- sura substancialmente uniforme sobre a superfície do núcleo da partícula 14. A camada de revestimento metálica 16 pode incluir uma única camada, co- mo ilustrado na figura 2, ou uma pluralidade de camadas como uma estrutu- ra de revestimento multicamada, como ilustrado nas figuras 3-5 para até | 25 quatro camadas.

Em um revestimento de camada única, ou em cada uma das camadas de um revestimento multicamada, a camada de revestimento metálica 16 pode incluir um único elemento ou composto químico constituin- te, ou pode incluir uma pluralidade de elementos ou compostos químicos.

Quando uma camada inclui uma pluralidade de constituintes ou compostos — químicos, eles podem ter quaisquer distribuições homogêneas ou heterogê- neas, incluindo uma distribuição homogênea ou heterogênea de fases meta- lúrgicas.

Isto pode incluir uma distribuição nivelada na qual as quantidades relativas dos constituintes ou compostos químicos variam de acordo com os - respectivos perfis dos constituintes através da espessura da camada.

Nos revestimentos de camada única e multicamada, cada uma das respectivas ' camadas, ou combinações delas, podem ser usadas para proporcionar uma propriedade predeterminada para a partícula de pó 12 ou um compacto de ' pó sinterizado formado a partir dela.

Por exemplo, a propriedade predetermi- nada pode incluir a força de coesão da ligação metalúrgica entre o núcleo da partícula 14 e o material de revestimento 20; as características de interdifu- são entre o núcleo da partícula 14 e a camada de revestimento metálica 16, incluindo qualquer interdifusão entre as camadas de uma camada de reves- timento multicamada 16; as características de interdifusão entre a camada " de revestimento metálica 16 de uma partícula de pó e aquela de uma parti- ' cula de pó adjacente 12; a força de coesão da ligação metalúrgica entre as . camadas de revestimento metálicas de partículas de pó sinterizadas adja- centes 12, incluindo as mais externas de camadas de revestimento multica-

madas; e a atividade eletroquímica da camada de revestimento 16. A camada de revestimento metálica 16 e o material de revesti- mento 20 têm uma temperatura de fusão (Tc). Como aqui utilizado, o termo Te inclui a temperatura mais baixa na qual uma fusão incipiente ou liquação ououtrasformas de fusão parcial ocorrem dentro do material do revestimen- to 20, independentemente de se o material do revestimento 20 compreende um metal puro, uma liga com múltiplas fases cada uma com diferentes tem- peraturas de fusão ou um compósito com diferentes temperaturas de fusão.

O material de revestimento metálico 20 pode incluir qualquer material de revestimento metálico 20 que proporciona uma superfície exter- na sinterizável 21 que é configurada para ser sinterizada a uma partícula de pó adjacente 12 que também tem uma camada de revestimento metálica 16 e uma superfície externa sinterizável 21. Nos pós 10 que incluem também uma segunda partícula 32 ou partículas adicionais (revestidas ou não reves- tidas) 32, como aqui descrito, a superfície externa sinterizável 21 da camada | de revestimento metálica 16 também é configurada para ser sinterizada a | uma superfície externa sinterizável 21 das segundas partículas 32. Em uma modalidade exemplificativa, as partículas de pó 12 são sinterizáveis em uma - temperatura de sinterização predeterminada (Ts) que é função do material do núcleo 18 e do material de revestimento 20, de tal modo que a sinteriza- ' ção do compacto de pó 200 é realizada inteiramente no estado sólido, e on- deTsémenordo que Tp e Tc.

A sinterização no estado sólido limita intera- ] ções do núcleo da partícula 14 com a camada de revestimento 16 para pro- cessos de difusão no estado sólido e fenômenos de transporte metalúrgico, e limita o crescimento da interface resultante entre eles e proporciona con- trole sobre ela.

Em contraste, for exemplo, a introdução da sinterização em fase líquida proporcionaria rápida interdifusão dos materiais do núcleo da partícula 14/camada de revestimento metálica 16, e torna difícil limitar o : crescimento da interface resultante entre eles e proporcionar controle sobre ela, e assim sendo, interfere com a formação da microestrutura desejável do . compacto de partículas 200, como aqui descrito.

Em uma modalidade exemplificativa, o material do núcleo 18 de- ve ser selecionado para proporcionar uma composição química do núcleo, e o material do revestimento 20 deve ser selecionado para proporcionar uma composição química do revestimento, e estas composições químicas tam- bém devem ser selecionadas para diferir entre si.

Em outra modalidade e- xemplificativa, o material do núcleo 18 deve ser selecionado para proporcio- nar uma composição química do núcleo, e o material do revestimento 20 deve ser selecionado para proporcionar uma composição química do reves- timento, e estas composições químicas também devem ser selecionadas para diferir entre si na sua interface.

As diferenças nas composições quími- casdo material do revestimento 20 e do material do núcleo 18 podem ser selecionadas para proporcionar diferentes velocidades de dissolução e dis- solução selecionável e controlável de compactos de pós 200 que incorpo- | ram-nas tornando-as dissolvíveis de forma selecionável e controlável.

Isto inclui velocidades de dissolução que diferem em resposta a uma condição mudada no furo do poço, incluindo uma mudança indireta ou direta em um fluido do furo do poço.

Em uma modalidade exemplificativa, um compacto de pó 200 formado a partir do pó 10 que tem composições químicas do material do núcleo 18 e do material de revestimento 20, que produzem o compacto - 200, é dissolvível de forma selecionável em um fluido de furo de poço em resposta a uma condição mudada do furo do poço que inclui uma mudança 7 na temperatura, mudança na pressão, mudança na vazão, mudança no pH —oumudançana composição química do fluido do furo de poço, ou uma com- binação delas.

A resposta da dissolução selecionável à condição mudada pode resultar de reações ou processos químicos reais que promovem dife- rentes velocidades de dissolução, mas engloba também mudanças na res- posta da diluição que estão associadas a reações ou processos físicos, tais como mudanças na pressão ou vazão do fluído do furo do poço.

Em uma modalidade exemplificativa de um pó 10, o núcleo da " partícula 14 inclui Mg, Al, Mn ou Zn, ou uma combinação deles, como mate- i rial do núcleo 18, e mais particularmente pode incluir Mg puro e ligas de Mg, . i e a camada de revestimento metálica 16 inclui Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe,Si,Ca, Co, Ta, Re, ou Ni, ou um óxido, nitreto, ou carbureto deles, ou uma combinação de qualquer um dos materiais supramencionados como material de revestimento 20. Em outra modalidade exemplificativa do pó 10, o núcleo da par- tícula 14 inclui Mg, Al, Mn ou Zn, ou uma combinação deles, como material donúcleo18,e mais particularmente pode incluir Mg e ligas de Mg, e a ca- mada de revestimento metálica 16 inclui uma única camada de Al ou Ni, ou uma combinação deles, como material de revestimento 20, como ilustrado na figura 2. Quando a camada de revestimento metálica 16 inclui uma com- binação de dois ou mais constituintes, tais como Al e Ni, a combinação pode incluir várias estruturas niveladas ou co-depositadas destes materiais, onde a quantidade de cada constituinte, e assim sendo a composição da camada, | varia através da espessura da camada, como também ilustrado na figura 2. Em ainda outra modalidade exemplificativa, o núcleo da partícula 14 incluí Mg, Al, Mn ou Zn, ou uma combinação deles, como material do nú- —cleo18,e mais particularmente pode incluir Mg puro e ligas de Mg, e a ca- mada de revestimento 16 inclui duas camadas como material de revestimen- to 20, como ilustrado na figura 3. A primeira camada 22 é disposta sobre a superfície da núcleo de partícula 14 e inclui Al ou Ni, ou uma combinação . deles, como aqui descrito.

A segunda camada 24 é disposta sobre a superfi- cie da primeira camada e inclui Al, Zn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, 7 Re ou Ni, ou uma combinação deles, e a primeira camada tem uma compo- sição química que é diferente da composição química da segunda camada.

Em geral, a primeira camada 22 deve ser selecionada para proporcionar uma forte ligação metalúrgica ao núcleo de partícula 14 e para limítar a in- terdifusão entre o núcleo de partícula 14 e a camada de revestimento 16, particularmente a primeira camada 22. A segunda camada 24 pode ser sele- cionada para aumentar a resistência da camada de revestimento metálica 16, ou para proporcionar uma forte ligação metalúrgica e promover a sinteri- ' zação com a segunda camada 24 de partículas de pó adjacentes 12, ou am- bos.

Em uma modalidade exemplificativa, as respectivas camadas da cama- - da de revestimento metálica 16 podem ser selecionadas para promover a dissolução seletiva e controlável da camada de revestimento 16 em resposta a uma mudança em uma propriedade do furo do poço, incluindo o fluido do furo do poço, como aqui descrito.

Entretanto, isto é apenas exemplificativo e deve-se avaliar que outros critérios de seleção para as várias camadas tam- bém podem ser empregados.

Por exemplo, qualquer uma das respectivas camadas pode ser selecionada para promover a dissolução seletiva e con- trolável da camada de revestimento 16 em resposta a uma mudança em uma propriedade do furo do poço, incluindo o fluido do furo do poço, como aqui descrito.

As modalidades exemplificativas de uma camada de revesti- mento metálica com duas camadas 16 para uso sobre núcleos de partículas 14 que compreendem Mg incluem combinações de primeira/segunda cama-

das que compreendem AIK/Ni e AI.

Em ainda outra modalidade, o núcleo da partícula 14 inclui Mg, Al, Mn ou Zn, ou uma combinação deles, como material do núcleo 18, e mais particularmente pode incluir Mg puro e ligas de Mg, e a camada de revesti- mento16 inclui três camadas, como ilustrado na figura 4. A primeira camada 22 é disposta sobre o núcleo da partícula 14 e pode incluir Al ou Ni, ou uma combinação deles.

A segunda camada 24 é disposta sobre a primeira cama-

da 22 e pode incluir Al, Zn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou . um óxido, nitreto ou um carbureto deles, ou uma combinação de qualquer um dos materiais da segunda camada supramencionados.

À terceira cama- " da 26 é disposta sobre a segunda camada 24 e pode incluir Al, Mn, Fe, Co, Niou uma combinação deles.

Em uma configuração de três camadas, a composição de camadas adjacentes é diferente, de tal modo que a primeira camada tenha uma composição química que é diferente da segunda cama- da, e a segunda camada tem uma composição química que é diferente da terceira camada.

Em uma modalidade exemplificativa, a primeira camada 22 pode ser selecionada para proporcionar uma forte ligação metalúrgica ao núcleo da partícula 14 e para limitar a interdifusão entre o núcleo de partícu- Í la 14 e a camada de revestimento 16, particularmente a primeira camada 22. A segunda camada 24 pode ser selecionada para aumentar a resistência da . camada de revestimento metálica 16, ou para limitar a interdifusão entre o —núcleoda partícula 14 ou a primeira camada 22 e a camada externa ou ter- ceira camada 26, ou para promover a adesão e uma forte ligação metalúrgi- ca entre a terceira camada 26 e a primeira camada 22, ou qualquer combi- nação disso.

A ferceira camada 26 pode ser selecionada para proporcionar uma forte ligação metalúrgica e promover a sinterização com a terceira ca- mada 26 ou partículas adjacentes 12. Entretanto, isto é apenas exemplifica- tivo e deve-se avaliar que outros critérios de seleção para as várias camadas também podem ser empregados.

Por exemplo, qualquer uma das respecti- vas camadas pode ser selecionada para promover a dissolução seletiva e controlável da camada de revestimento 16 em resposta a uma mudança em uma propriedade do furo do poço, incluindo o fluido do furo do poço, como aqui descrito.

Uma modalidade exemplificativa de uma camada de revesti- mento com três camadas para uso sobre núcleos de partículas, que com- preende Mg, inclui combinações de primeira/segunda/terceira camadas que | compreendem AI/AIZOz/Al.

Em ainda outra modalidade, o núcleo da partícula inclui Mg, Al, Mn, ou Zn, ou uma combinação deles, como material do núcleo 18, e mais particularmente pode incluir Mg puro ou ligas de Mg, e a camada de revesti-

16/44 l mento 16 inclui quatro camadas, como ilustrado na figura 5. Na configuração ' com quatro camadas, a primeira camada 22 pode incluir Al ou Ni, ou uma combinação deles, como aqui descrito. A segunda camada 24 pode incluir ' AI, Zn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, nitreto ou carbureto deles, ou uma combinação dos materiais supramencionados da segunda camada. A terceira camada 26 também pode incluir Al, Zn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, nitreto ou carbureto deles, ou uma combinação dos materiais supramencionados da terceira camada. À quarta camada 28 pode incluir Al, Mn, Fe, Co, Ni ou uma combinação deles.

Na configuração com quatro camadas, a composição química de camadas adjacentes é diferente, de tal modo que a composição química da primeira ' camada 22 é diferente da composição química da segunda camada 24, a composição química da segunda camada 24 é diferente da composição . química da terceira camada 26, e a composição química da terceira camada 266é diferente da composição química da quarta camada 28. Em uma moda- lidade exemplificativa, a seleção das várias camadas será similar àquela descrita para a configuração com três camadas acima com relação à cama- da interna (primeira) e a camada externa (quarta), sendo que a segunda e terceira camadas estão disponíveis para proporcionar maior adesão entre camadas, resistência da camada de revestimento mélica (16) inteira, difusão limitada entre camadas ou dissolução selecionável e controlável, ou uma combinação delas. Entretanto, isso é apenas exemplificativo e deve-se ava- liar que outros critérios de seleção para as várias camadas também podem ser empregados. Por exemplo, qualquer uma das respectivas camadas pode ser selecionada para promover a dissolução seletiva e controlável da cama- da de revestimento 16 em resposta a uma mudança em uma propriedade do furo do poço, incluindo o fluido do furo do poço, como aqui descrito.

A espessura das várias camadas em configurações multicama- das pode ser repartida proporcionalmente entre as várias camadas de qual- quermaneira, desde que a soa das espessuras das camadas produza uma camada de revestimento16 em nanoescala, incluindo as espessuras das camadas, como aqui descrito. Em uma modalidade, a primeira camada 22 e a camada externa (24, 26 ou 28 dependendo do número de camadas) po- ' dem ser mais espessas do que as outras camadas, quando presentes, devi- do ao desejo de proporcionar material suficiente para promover a aderência ' desejada da primeira camada 22 com o núcleo da partícula 14, ou a aderên- ciadascamadas externas de partículas de pó adjacentes 12, durante a sin- terização do compacto de pó 200. O pó 10 pode incluir também um pó adicional ou segundo pó 30 entremeado na pluralidade de partículas de pó 12, como ilustrado na figura

7. Em uma modalidade exemplificativa, o segundo pó 30 inclui uma plurali- dade de segundas partículas de pó 32. Estas segundas partículas de pó 32 podem ser selecionadas para mudar uma propriedade física, química, me- 7 cânica ou outra propriedade de um compacto de partículas de pó 200 forma- do a partir do pó 10 e do segundo pó 30, ou uma combinação destas propri- . edades. Em uma modalidade exemplificativa, a mudança de propriedade pode incluir um aumento na resistência à compressão do compacto de pó 200 formado a partir do pó 10 e do segundo pó 30. Em outra modalidade exemplificativa, o segundo pó 30 pode ser selecionado para promover a dis- solução seletiva e controlável de um compacto de pó 200 formado a partir do pó 10 e do segundo pó 30 em resposta a uma mudança em uma proprieda- dedofurodo poço, incluindo o fluído do furo do poço, como aqui descrito. As segundas partículas de pó 32 podem ser não revestidas ou revestidas com uma camada de revestimento metálica 36. Quando revestida, incluindo re- vestimentos de camada única ou multicamadas, a camada de revestimento 36 das segundas partículas de pó 32 pode compreender o mesmo material de revestimento 40 que o material de revestimento 20 das partículas de pó 12, ou o material de revestimento 40 pode ser diferente. As segundas partí- culas de pó 32 (não revestidas) ou os núcleos de partículas 34 podem incluir qualquer material apropriado para proporcionar o benefício desejado, inclu- indo muitos metais. Em uma modalidade exemplificativa, quando as partícu- lasde pó revestidas 12 que compreendem Mg, Al, Mn ou Zn, ou uma combi- nação deles, são empregadas, as segundas partículas de pó 32 apropriadas podem incluir Ni, W, Cu, Co ou Fe, ou uma combinação deles. Como as se-

gundas partículas de pó 32 também serão configuradas para sinterização . em estado sólido às partículas de pó 12 na temperatura de sinterização pre- determinada (Ts), os núcleos de partículas 34 terão uma temperatura de fu- : são Tap e quaisquer camadas de revestimento 36 terão uma segunda tem- peraturade fusão Tac, onde Ts é menor do que Tap E Tac. Deve-se avaliar também que o segundo pó 30 não é limitado a um tipo de partícula de pó 32 adicional (isto é, uma segunda partícula de pó), mas pode incluir uma plura- lidade de partículas de pó 32 adicionais (isto é, segundo, terceiro, quarto, etc. tipos de partículas de pó 32 adicionais) em qualquer número.

Fazendo referência à figura 8, uma modalidade exemplificativa de um método 300 para fabricar um pó metálico 10 está descrita. O método ' 300 inclui formar — 310 — uma pluralidade de núcleos de partículas 14 como aqui descritos. O método 300 inclui também depositar — 320 — uma camada . i de revestimento metálica sobre cada um da pluralidade de núcleos de partí- culas 14. A deposição (320) é o processo pelo qual a camada de revesti- mento 16 é disposta sobre o núcleo da partícula 14 como descrito acima.

A formação (310) dos núcleos de partículas 14 pode ser realiza- da por qualquer método apropriado para formar uma pluralidade de núcleos de partículas 14 do material do núcleo 18 desejada, que essencialmente compreende métodos para formar um pó do material do núcleo 18. Os mé- todos de formação de pós apropriados incluem métodos mecânicos, incluin- do usinagem, trituração, impactação e outros métodos mecânicos para for- mar o pó metálico; métodos químicos, incluindo decomposição química, pre- cipitação a partir de um líquido ou gás, síntese reativa sólido/sólido e outros métodos químicos para formar pós; métodos de atomização, incluindo ato- mização de gás, atomização de líquido e água, atomização centrífuga, ato- mização por plasma e outros métodos de atomização para formar um pó; e vários métodos de evaporação e condensação. Em uma modalidade exem- | plificativa, os núcleos de partículas 14 que compreendem Mg podem ser fa- —bricados usando um método de atomização, tal como formação de spray sob vácuo ou formação de spray sob gás inerte.

A deposição 320 de camadas de revestimento metálicas 16 so-

bre a pluralidade de núcleos de partículas 14 pode ser realizada usando

" qualquer método de deposição apropriado, incluíndo vários métodos de de- posição de películas finas, tais como, por exemplo, métodos de deposição

Í química de vapor e deposição física de vapor.

Em uma modalidade exempli- ficativa, a deposição 320 de camadas de revestimento metálicas 16 é reali-

zada usando deposição química de vapor em leito fluidizado (FBCVD). À deposição 320 das camadas de revestimento metálicas 16 por FBCVB inclui escoar um fluido reativo como um meio de revestimento que incluí o material de revestimento metálico 20 desejado através de um leito de núcleos de par-

tículas 14 fluidizados em um tanque do reator sob condições apropriadas, incluindo condições de temperatura, pressão e vazão, e similares, suficien-

' tes para induzir uma reação química do meio de revestimento para produzir o material de revestimento 20 desejado e induzir a sua deposição sobre a

- superfície dos núcleos de partículas 14, para formar as partículas de pó re- vestidas 12. O fluido reativo selecionado dependerá do material de revesti-

mento metálico 20 desejado, e deve compreender tipicamente um composto organometálico que inclui o material metálico a ser depositado, tal como car-

bonila de níquel (Ni(CO)4), hexafluoreto de tungstênio (WFs), e trietil-

alumínio (CsH;sAI), que é transportado em um fluido carreador, tal como gás hélio ou argônio.

O fluido reativo, incluindo o fluido carreador, faz com que pelo menos uma parte da pluralidade de núcleos de partículas 14 seja colo-

cada em suspensão no fluido, permitindo desta forma que a superfície inteira dos núcleos de partículas 14 em suspensão seja exposta ao fluido reativo,

incluindo, por exemplo, um constituinte organometálico desejado, e permitin-

doa deposição do material de revestimento metálico 20 e da camada de revestimento 16 sobre as superfícies inteiras dos núcleos de partículas 14,

| de tal modo que eles fiquem circundados, formando partículas revestidas 12 que têm camadas de revestimento metálicas 16, como aqui descrito.

Como aqui também descrito, cada camada de revestimento metálica 16 pode inclu- ir uma pluralidade de camadas de revestimento.

O material de revestimento 20 pode ser depositado em múltiplas camadas para formar uma camada de revestimento metálica 16 em multicamadas repetindo a etapa de depositar

320 descrita acima e trocando (330) o fluido reativo para produzir o material " de revestimento metálico 20 desejado para cada camada subsequente, onde cada camada subsequente é depositada sobre a superfície externa dos nú- , cleos de partículas 14 que já incluem quaisquer camadas de revestimento — depositadas anteriormente que constituem a camada de revestimento metá- i lica 16. Os materiais de revestimento metálicos 20 das respectivas camadas (por exemplo, 22, 24, 26, 28, etc.) podem ser diferentes entre si, e as dife- renças podem ser produzidas pela utilização de meios reativos diferentes que são configurados para produzir as camadas de revestimento metálicas 16 desejadas sobre os núcleos de partículas 14no reator de leito fluidizado.

Como ilustrado nas figuras 1 e 9, o núcleo da partícula 14 e o : material do núcleo 18 e a camada de revestimento metálica 16 e o material | de revestimento 20 podem ser selecionados para produzir partículas de pó - S 12 e um pó 10 que é configurado para compactação e sinterização para pro- duzirum compacto de pó 200 que é leve (isto é, tendo uma densidade relati- vamente baixa), alta resistência e é removível de forma selecionável e con- trolável de um furo de poço em resposta a uma mudança em uma proprie- dade do furo do poço, incluindo o fato de ser dissolvível de forma selecioná- vel e controlável em um fluido de furo de pólo apropriado, incluindo vários fluidos de furos de poços aqui descritos.

O compacto de pó 200 inclui uma nanomatriz celular substancialmente contínua 216 e o material da nanoma- triz 220 que tem uma pluralidade de partículas dispersadas 214, dispersadas na totalidade da nanomatriz celular 216. À nanomatriz celular substancial- mente contínua 216, e o material da nanomatriz 220 formado de camadas de revestimento metálicas 16 sinterizadas, é formada pela compactação e sinte- rização da pluralidade de camadas de revestimento metálicas 16 da plurali- | dade de partículas de pó 12. A composição química do material da nanoma- | triz 200 pode ser diferente daquela do material de revestimento 20 devido aos efeitos de difusão associados à sinterização, como aqui descrito.

O compacto de pó metálico 200 inclui também uma pluralidade de partículas 214 dispersadas que compreendem o material do núcleo de partícula 218. Os núcleos de partículas dispersadas 214 e o material do núcleo 218 cor-

respondem e são formados a partir da pluralidade de de núcleos de partícu- ' las 14 e do material do núcleo 18 da pluralidade de partículas de pó 12 à medida que as camadas de revestimento metálicas 16 são sinterizadas em 7 conjunto para formar a nanomatriz 216. A composição química do material do núcleo218 pode ser diferente daquela do material do núcleo 18 devido aos efeitos de difusão associados à sinterização, como aqui descrito.

Como aqui utilizado, o uso do termo "nanomatriz celular subs- tancialmente contínua 216 não conota o constituinte majoritário do compacto de pó, mas ao invés disso, refere-se ao constituinte ou constituintes minoritá- rios, seja em peso ou em volume. Isto se distingue da maioria dos materiais compósitos de matrizes nos quais a matriz compreende o constituinte majori- ' tário em peso ou em volume. O uso do termo "nanomatriaz celular substan- cialmente continua" pretende descrever a natureza extensa, regular contínua - e interconectada da distribuição do material da nanomatriz 220 dentro do compacto de pó 200. Como aqui utilizado, o termo "substancialmente contí- nua" descreve a extensão do material da nanomatriz na totalidade do com- pacto de pó 200, de tal modo que ele se estenda entre e envelope substan- cialmente a totalidade das partículas dispersadas 214. "Substancialmente contínua" é utilizado para indicar que a continuidade completa e a ordem regular da nanomatriz ao redor de cada partícula dispersada 214 não são necessárias. Por exemplo, defeitos na camada de revestimento 16 sobre o núcleo da partícula 13 nas mesmas partículas de pó 12 podem causar pon- tes dos núcleos de partículas 14 durante a sinterização do compacto de pó 200, causando desta forma descontinuidades localizadas resultantes dentro da nanomatriz celular 216, muito embora em outras partes do compacto de pó a nanomatriz seja substancialmente contínua e apresente a estrutura aqui descrita. Como aqui utilizado, o termo "celular" é utilizado para indicar que a nanomatriz define uma rede de compartimentos interconectados generica- mente repetitivos ou células do material da nanomatriz 220 que englobam e também interconectam as partículas dispersadas 214. Como aqui utilizado, o termo "nanomatriz" é utilizado para descrever o tamanho ou escala da ma- triz, particularmente a espessura da matriz entre partículas dispersadas ad-

jacentes 214. As camadas de revestimento metálicas que são sinterizadas ' entre si para formar a nanomatriz são elas próprias camadas de revestimen- to com espessura na nanoescala. Como a nanomatriz na maioria dos locais, Í que não a interseção de mais do que duas partículas dispersadas 214, com- preende genericamente a interdifusão e união de mais do que duas partícu- las dispersadas 214, compreende genericamente a interdifusão e união de duas camadas de revestimento 16 de partículas de pó adjacentes 12, que têm espessuras em nanoescala, a matriz formada também tem uma espes- sura em nanoescala (por exemplo, aproximadamente duas vezes a espessu- rada camada de revestimento, como aqui descrito), e assim sendo descrita como uma nanomatriz. Além disso, o uso do termo "partículas dispersadas ' 214" não conota o constituinte minoritário do compacto de pó 220, mas ao invés disso refere-se ao constituinte ou constituintes majoritários, seja em . peso ou em volume. O uso do termo "partícula dispersada" pretende trans- mitir distribuição descontínua e distinta do material do núcieo da partícula 218 dentro do compacto de pó 200.

O compacto de pó 200 pode ter qualquer formato ou tamanho desejado, incluindo um formato de lingote ou bastão cilíndrico que pode ser usinado ou usado de outra forma para formar artigos manufaturados úteis, incluindo várias ferramentas e componentes de furos de poços. A prensa- gem usada para formar o compacto de pó precursor 100 e os processos de sinterização e prensagem usados para formar o compacto de pó 200 de de- formar as partículas de pó 12, incluindo núcleos de partículas 14 e camadas de revestimento 16, para produzir a densidade plena e o formato e tamanho —macroscópico desejado do compacto de pó 200, bem como sua microestru- tura. A microestrutura do compacto de pó 200 inclui uma configuração equi- axial de partículas dispersadas 214 que são dispersadas e embutidas dis- seminadamente dentro da nanomatriz celular substancialmente contínua 216 de camadas de revestimento sinterizadas. Esta microestrutura é um tanto análoga a uma microestrutura de grão equiaxial com uma fase limítrofe con- tínua do grão, exceto que ela não requer o uso de constituintes de liga que | têm propriedades de equilíbrio de fases termodinâmico que são capazes de produzir tal estrutura.

Ao invés disso, esta estrutura de partículas dispersa- º das equiaxial e nanomatriz 216 de camadas de revestimento metálicas sinte- rizadas 16 podem ser produzidas usando constituintes nos quais as condi- 7 ções de equilíbrio de fases termodinâmico não produziriam uma estrutura equiaxial.A morfologia equiaxial das partículas dispersadas 214 e da matriz ' celular 216 de camadas de partículas resulta da sinterização e deformação das partículas de pó 12 à medida que elas são compactadas e interdifundem e deformam até preencher os espaços entre partículas 15 (figura 1). As tem- peraturas e pressões da sinterização podem ser selecionadas para assegu- rarquea densidade do compacto de pó 200 atinja a densidade teórica subs- tancialmente plena. . Em uma modalidade exemplificativa, como ilustrado nas figuras 1e9, as partículas dispersadas 214 são formadas a partir dos núcleos de . partículas 14 dispersados na nanomatriz celular 216 das camadas de reves- timento metálicas sinterizadas 16, e a nanomatriz 216 inclui uma ligação me- talúrgica no estado sólido 217 ou camada unida 219, como ilustrado esque- maticamente na figura 10, se estendendo entre as partículas dispersadas 214 na totalidade da nanomatriz celular 216 que é formada em uma tempe- ratura de sinterização (Ts), onde Ts é menor do que Tp e Te. como indicado, aligação metalúrgica no estado sólido é formada no estado sólido pela in- terdifusão no estado sólido entre as camadas de revestimento 16 de partícu- las de pó adjacentes 12 que são comprimidas entrando em contato durante os processos de compactação e sinterização usados para formar o compac- to de pó 200, como descrito acima.

Assim sendo, as camadas de revesti- mento sinterizadas 16 da nanomatriz celular 216 incluem uma camada de união no estado sólido 219 que tem uma espessura (t) definida pela exten- são da interdifusão de materiais do revestimento 20 das camadas de reves- timento 16, a qual, por sua vez, será definida pela natureza das camadas de revestimento 16, incluindo se elas são camadas de revestimento em camada únicaoumulticamadas, se elas foram selecionadas para promover ou limitar essas interdifusão, e outros fatores, incluindo o tempo, temperatura e pres- são da sinterização usada para formar o compacto de pó 200.

À medida que a nanomatriz 216 é formada, incluindo a ligação ' 217 e a camada de união 219, a composição química ou distribuição de fa- ses, ou ambas, das camadas de revestimento metálicas 16 pode mudar.

A ? nanomatriz 216 também tem uma temperatura de fusão (Tm). Como aqui utilizado, otermo Tw incluí a temperatura mais baixa na qual uma fusão inci- piente ou liquação ou outras formas de fusão parcial ocorrem dentro da na- nomatriz 216, independentemente de se o material 220 da nanomatriz com- preende um metal puro, uma liga com múltiplas fases, cada uma tendo dife- rentes temperaturas de fusão ou um compósito, incluindo um compósito que compreende uma pluralidade de camadas de vários materiais de revestimen- to com diferentes temperaturas de fusão, ou uma combinação disso, ou ou- ' tra maneira.

À medida que as partículas dispersadas 214 e os materiais dos núcleos de partículas 218 são formados em conjunto com a nanomatriz 216, . a difusão dos constituintes de camadas de revestimento metálicas 216 para —dentrodos núcleos de partículas 14 também é possível, o que pode resultar em mudanças na composição química ou distribuição de fases, ou ambas, de núcleos de partículas 14. Como resultado, as partículas dispersadas 214 e os materiais dos núcleos de partículas 218 podem ter uma temperatura de fusão (Top) que é diferente de Tp.

Como aqui utilizado, o termo Tpp inclui a temperatura mais baixa na qual uma fusão incipiente ou liquação ou outras formas de fusão parcial ocorrem dentro das partículas dispersadas 214, in- dependentemente de se o material do núcleo de partícula 218 compreende um metal puro, uma liga com múltiplas fases cada uma com diferentes tem- peraturas de fusão ou um compósito, ou diferentemente.

O compacto de pó —200é formado em uma temperatura (Ts), onde Ts é menor do que Tc, Tr, Tm e Top.

As partículas dispersadas 214 podem compreender qualquer um dos materiais aqui descritos para núcleos de partículas 14, muito embora a t composição química das partículas dispersadas 214 possa ser diferente de- —vido aos efeitos de difusão, como aqui descrito.

Em uma modalidade exem- plificativa, as partículas dispersadas 214 são formadas a partir de núcleos de partículas 14 que compreendem materiais que têm um potencial padrão de oxidação maior ou igual a Zn, incluindo Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combina- ' ção deles, e podem incluir várias ligas binárias, ternárias e quaternárias ou outras combinações destes constituintes, como aqui descrito, em conjunto ' com núcleos de partículas 14. Dentre estes materiais, aqueles que têm par- tículas dispersadas 214 que compreendem Mg e a nanomatriz 216 formada i a partir de materiais de revestimento metálicos 16 aqui descritos são particu- larmente úteis. As partículas dispersadas 214 e o material do núcleo das partículas 218 de Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação deles, podem inclu- ir também um elemento terra-rara, ou uma combinação de elementos terras- raras, como aqui descritos, em conjunto com os núcleos de partículas 14. Em outra modalidade exemplificativa, as partículas dispersadas ' 214 são formadas a partir de núcleos de partículas 14 que compreendem ' metais que são menos eletroquimicamente ativos do que o Zn ou materiais - não metálicos. Os materiais não metálicos apropriados incluem cerâmicas, vidros (por exemplo, microsferas de vidro) ou carvão, ou uma combinação deles, como aqui descrito.

As partículas dispersadas 214 do compacto de pó 200 podem ter qualquer tamanho de partícula apropriado, incluindo os tamanhos médios de partículas aqui descritos para os núcleos de partículas 14.

As partículas dispersadas 214 podem ter qualquer formato apro- priado dependendo do formato selecionado para os núcleos de partículas 14 e as partículas de pó 12, bem como do método usado para sinterizar e com- pactar o pó 10. Em uma modalidade exemplificativa, as partículas de pó 12 podem ser esferoidais ou substancialmente esferoidais e as partículas dis- —persadas 214 podem incluir uma configuração de partícula equiaxial, como aqui descrito.

A natureza da dispersão de partículas dispersadas 214 pode ser afetada pela seleção do pó 10 ou pós 10 usados para produzir o compacto de partículas 200. Em uma modalidade exemplificativa, um pó 10 que tem uma distribuição unimodal de tamanhos de partículas de pó 12 pode ser se- lecionado para formar um compacto de pó 200 e produzirá uma dispersão unimodal substancialmente homogênea de tamanhos de partícula de partí-

culas dispersadas 214 dentro da nanomatriz celular 216, como ilustrado ge- ' nericamente na figura 9. Em outra modalidade exemplificativa, uma plurali- dade de pós 10 que têm uma pluralidade de partículas de pó com núcleos de * partículas 14 que têm os mesmos materiais dos núcleos 18 e diferentes ta- . 5 manhos dos núcleoseo mesmo material de revestimento 20 podem ser se- lecionados e misturados uniformemente como aqui descrito para produzir um pó 10 que tem uma distribuição unimodal homogênea de tamanhos de partí- culas de pó 12, e pode ser usado para formar o compacto de pó 200 que tem uma dispersão multimodal homogênea de tamanhos de partículas de partículas dispersadas 214 dentro da nanomatriz celular 216, como ilustrado esquematicamente nas figuras 6 e 11. Similarmente, em ainda outra modali- i dade exemplificativa, uma pluralidade de pós 10 que têm uma pluralidade de núcleos de partículas 14 que podem ter os mesmos materiais do núcleo 18 e - diferentes tamanhos de núcleo e o mesmo amterial de revestimento 20, po- dem ser selecionados e distribuídos de uma maneira desuniforme para pro- duzir uma distribuição multimodal! inomogênea de tamanhos de partículas de pó, e podem ser usados para formar o compacto de pó 200 que tem uma dispersão multimodal inomogênea de tamanhos de partículas de partículas dispersadas 214 dentro da nanomatriz celular 216, como ilustrado esquema- ticamente na figura 12. A seleção da distribuição do tamanho de partícula do núcleo pode ser usada para determinar, por exemplo, o tamanho de partícu- la e o espaçamento entre partículas das partículas dispersadas 214 dentro da nanomatriz celular 216 de compactos de pó 200 fabricados a partir do pó

10.

Como ilustrado genericamente nas figuras 7 e 13, o compacto de pó metálico 200 pode ser formado também usando o pó metálico revesti- do 10 e um segundo pó ou pó adicional 30, como aqui descrito. O uso de um pó adicional 30 produz um compacto de pó 200 que inclui também uma plu- ralidade de segundas partículas dispersadas 234, como aqui descrito, que são dispersadas dentro da nanomatriz 216 e são dispersadas também com relação às partículas dispersadas 214. As segundas partículas dispersadas 234 podem ser formadas a partir de segundas partículas de pó 32 revestidas ou não revestidas, como aqui descrito.

Em uma modalidade exemplificativa, ' as segundas partículas de pó revestidas 32 podem ser vestidas com uma camada de revestimento 36 que é igual à camada de revestimento 16 das

' partículas de pó 12, de tal modo que as camadas de revestimento 36 tam-

: 5 bém contribuam para a nanomatriz 216. Em outra modalidade exemplificati- va, as segundas partículas de pó 232 podem ser não revestidas, de tal modo que as segundas partículas dispersadas 234 sejam embutidas dentro da na- nomatriz 216. Como aqui descrito, o pó 10 e o pó adicional 30 podem ser misturados para formar uma dispersão homogênea de partículas dispersa-

das214e segundas partículas dispersadas 234, como ilustrado na figura 13, ou para formar uma dispersão inomogênea destas partículas, como ilustrado ' na figura 14. As segundas partículas dispersadas 234 podem ser formadas a partir de qualquer pó adicional 30 apropriado que é diferente do pó 10, seja - devido a uma diferença de composição no núcleo da partícula 34, ou na ca- mada de revestimento 36, ou ambas, e pode incluir qualquer um dos materi- ais aqui descritos para uso como segundo pó 30 que são diferentes do pó 10 que é selecionado para formar o compacto de pó 200. Em uma modalidade exemplificativa, as segundas partículas dispersadas 234 podem incluir Fe, Ni, Co ou Cu, ou óxidos, nitretos ou carburetos deles, ou uma combinação de quaisquer materiais supramencionados. | A nanomatriz 216 é uma rede celular substancialmente contínua de camadas de revestimento metálicas 16 que são sinterizadas entre si.

À espessura da nanomatriz 216 dependerá da natureza do pó 10 ou pós 10 usados para formar o compacto de pó 200, bem como da incorporação de — qualquer segundo pó 30, particularmente as espessuras das camadas de revestimento associadas com estas partículas.

Em uma modalidade exempli- ficativa, a espessura da nanomatriz 216 é substancialmente uniforme na to- talidade da microestrutura do compacto de pó 200 e compreende cerca de duas vezes a espessura das camadas de revestimento 16 das partículas de pó12 Em outra modalidade exemplificativa, a rede celular 216 tem uma es- pessura média substancialmente uniforme entre as partículas dispersadas 214 de cerca de 50 nm a cerca de 5.000 nm.

A nanomatriz 216 é formada sinterizando as camadas de reves- ' timento metálicas 16 de partículas adjacentes a uma outra por interdifusão e criação de camada de união 219, como aqui descrito.

As camadas de reves- ' timento metálicas 16 podem ser estruturas de camada única ou multicama- | ' 5 da,eelaspodem ser selecionadas para promover ou inibir a difusão, ou am- bos, dentro da camada ou entre as camadas da camada de revestimento metálica 16, ou entre a camada de revestimento 16 e o núcleo da partícula 14, ou entre a camada de revestimento metálica 16 e a camada de revesti- mento metálica 16 de uma partícula de pó adjacente, e a extensão da inter- difusão de camadas de revestimento metálicas 16 durante a sinterização pode ser limitada ou extensa dependendo das espessuras de revestimento, ' do material ou materiais do revestimento selecionados, as condições da sin- | terização e outros fatores.

Dada a complexidade potencial da interdifusão e - interação dos constituintes, a descrição da composição química resultante dananomatriz 216 e do material da nanomatriz 220 pode ser entendida sim- plesmente como sendo uma combinação dos constituintes das camadas de revestimento 16 que podem incluir também uma ou mais constituintes de partículas dispersadas 214, dependendo da extensão da interdifusão, se houver, que ocorre entre as partículas dispersadas 214 e a nanomatriz 216. Similarmente, a composição química das partículas dispersadas 214 e do material do núcleo da partícula 218 pode ser entendida simplesmente como sendo uma combinação dos constituintes do núcleo da partícula 14 que po- de incluir também um ou mais constituintes da nanomatriz 216 e do material da nanomatriz 220, dependendo da extensão da interdifusão, caso haja, que ocorre entre as partículas dispersadas 214 e a nanomatriz 216. Em uma modalidade exemplificativa, o material da nanomatriz 220 tem uma composição química e o material do núcleo da partícula 218 tem uma composição química diferente daquela do material da nanomatriz 220, e as diferenças nas composições químicas podem ser configuradas para proporcionar uma velocidade de dissolução selecionável e controlável, incluindo uma transição selecionável de uma velocidade de dissolução muito baixa para uma velocidade de dissolução muito rápida, em resposta a uma mudança controlada em uma propriedade ou condição do furo do poço pró- ' ximo do compacto 200, incluindo uma mudança de propriedade em um fluido do furo do poço que fica em contato com o compacto de pó 200, como aqui ' descrito.

A nanomatriz 216 pode ser formada a partir de partículas de pó 12 . 5 — quetêm uma única camada de revestimento ou e múltiplas camadas de re- vestimento 16. Esta flexibilidade do desenho proporciona um grande número de combinações de materiais, particularmente no caso de camadas de re- vestimento multicamadas 16, que podem ser utilizadas para individualizar a nanomatriz celular 216 e a composição do material da nanomatriz 220 con- trolando a interação dos constituintes das camadas de revestimento, tanto dentro de uma camada, bem como entre uma camada de revestimento 16 e ' o núcleo de partícula 14 com o qual ela está associada, ou uma camada de revestimento 16 de uma partícula de pó 12 adjacente, Várias modalidades - exemplificativas que demonstram esta flexibilidade são fornecidas abaixo.

Como ilustrado na figura 10, em uma modalidade exemplificati- va, o compacto de pó 200 é formado a partir de partículas de pó 12, onde a camada de revestimento 16 compreende uma única camada, e a nanomatriz 216 resultante entre aquelas adjacentes da pluralidade de partículas disper- sadas 214 compreende a única camada de revestimento metálica 16 de uma partícula de pó 12, uma camada de união 219 e a única camada de revesti- mento 16 de uma outra das partículas de pó 12 adjacentes.

A espessura (O da camada de união 219 é determinada pela extensão da interdifusão entre as únicas camadas de revestimento metálicas 16, e pode englobar a espes- sura inteira da nanomatriz 216 ou apenas uma parte dela.

Em uma modali- — dade exemplificativa do compacto de pó 200 formado usando um pó 10 de camada única, o compacto de pó 200 pode incluir partículas dispersadas 214 que compreendem Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação deles, como aqui descrito, e a nanomatriz 216 pode incluir Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re, ou Ni, ou um óxido, nitreto, ou carbureto deles, ou uma combinação de qualquer um dos materiais supramencionados, incluindo combinações nas quais o material da nanomatriz 220 da nanomatriz celular 216, incluindo a camada de união 219, tem uma composição química e o material do núcleo 218 de partículas dispersadas 214 tem uma composição ' química diferente da composição química do material da nanomatriz 216. A diferença na composição química do material da nanomatriz 220 e o material ' do núcleo 218 pode ser usada para proporcionar uma dissolução selecioná- ' 5 vele controlável em resposta a uma mudança em uma propriedade de um furo do poço, incluíndo u fluido do furo do poço, como aqui descrito.

Em ou- tra modalidade exemplificativa de um compacto de pó 200 formado a partir de um pó 10 que tem uma configuração de uma única camada de revesti- mento, as partículas dispersadas 214 incluem Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação deles, e a nanomatriz celular 216 inclui Al ou Ni, ou uma combi-

nação deles. " Como ilustrado na figura 15, em outra modalidade exemplificati- l va, o compacto de pó 200 é formado a partir de partículas de pó 12 nas - quais a camada de revestimento 16 compreende uma camada de revesti- mento muiticamada 16 que tem uma pluralidade de camadas de revestimen- to, e a nanomatriz 216 resultante entre aquelas adjacentes da pluralidade de partículas dispersadas 214 compreende a pluralidade de camadas (t) que compreende a camada de revestimento 16 de uma partícula 12, uma cama- da de união 219, e a pluralidade de camadas que compreende a camada de revestimento 16 de outra das partículas de pó 12. Na figura 15, isto está ilus- trado com uma camada de revestimento metálica de duas camadas 16, mas deve-se entender que a pluralidade de camadas da camada de revestimento metálica multicamada 16 pode incluir qualquer número desejado de cama- das.

A espessura (t) da camada de união 219 é novamente determinada pe- la extensão da interdifusão entre a pluralidade de camadas das respectivas camadas de revestimento 16, e pode englobar a espessura inteira da nano- matriz 216 ou apenas uma parte dela.

Nesta modalidade, a pluralidade de camadas que compreende cada camada de revestimento 16 pode ser usada para controlar a interdifusão e a formação da camada de união 219 e a es-

pessura(t). Em uma modalidade exemplificativa de um compacto de pó 200 fabricado usando as partículas de pó 12 com camadas de revestimento mul-

ticamadas 16, o compacto inclui partículas dispersadas 214 que compreen- ' dem Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação deles, como aqui descrito, e a nanomatriz 216 compreende uma rede celular de camadas de revestimento ' com duas camadas sinterizadas 16, como ilustrado na figura 3, compreen- : 5 dendoas primeiras camadas 22 que ficam dispostas sobre as partículas dis- persadas 214 e segundas camadas 24 que ficam dispostas sobre as primei- ras camadas 22. As primeiras camadas 22 incluem Al ou Ni, ou uma combi- nação deles, e as segundas camadas 24 incluem Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re, ou Ni, ou uma combinação deles. Nestas configura- ções, os materiais de partículas dispersadas 214 e da camada de revesti- mento multicamada 16 usados para formar a nanomatriz 216 são seleciona- ' dos de tal modo que as composições químicas de materiais adjacentes se- jam diferentes (por exemplo, partícula dispersada/primeira camada e primei- . ra camada/segunda camada).

Em outra modalidade exemplificativa de um compacto de pó 220 fabricado usando as partículas de pó 12 com camadas de revestimento mul- ticamadas 16, o compacto inclui partículas dispersadas 214 que compreen- dem Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação deles, como aqui descrito, e a nanomatriz 216 compreende uma rede celular de camadas de revestimento metálicas de três camadas sinterizadas 16, como ilustrado na figura 4, com- preendendo as primeiras camadas 22 que ficam dispostas sobre as partícu- las dispersadas 214, as segundas camadas 24 que ficam dispostas sobre as primeiras camadas 22, e as terceiras camadas 26 que ficam dispostas sobre as segundas camadas 24. As primeiras camadas 22 incluem Al ou Ni, ou uma combinação deles, as segundas camadas 24 incluem Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re, ou Ni, ou um óxido, nitreto, ou carbureto deles, ou uma combinação de qualquer um dos materiais das segundas ca- | madas supramencionados; e as terceiras camadas incluem Al, Zn, Mn, Mo, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re, ou Ni, ou uma combinação deles. A sele- ção de materiais é análoga às considerações da seleção aqui descritas para o compacto de pó 200 fabricado usando os pós com duas camadas de re- vestimento, mas devem ser estendidas também para incluir o material usado para a terceira camada de revestimento. ' Em ainda outra modalidade exemplificativa de um compacto de pó 200 fabricado usando as partículas de pó 12 com camadas de revesti- B mento multicamadas 16, o compacto inclui partículas dispersadas 214 que ' 5 compreendem Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação deles, como aqui des- crito, e a nanomatriz 216 compreende um rede celular de camadas de reves- timento com quatro camadas sinterizadas 16, compreendendo as primeiras camadas 22 que ficam dispostas sobre as partículas dispersadas 214; as segundas camadas 24 que ficam dispostas sobre as primeiras camadas 22; as terceiras camadas 26 que ficam dispostas sobre as segundas camadas 24; e as quartas camadas 28 que ficam dispostas sobre as terceiras cama- ' das 26. As primeiras camadas 22 incluem Al ou Ni, ou uma combinação de- les; as segundas camadas 24 incluem Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, ; Ca, Co, Ta, Re, ou Ni, ou um óxido, nitreto, ou carbureto deles, ou uma combinação de qualquer um dos materiais das segundas camadas supra- mencionados; as terceiras camadas incluem Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re, ou Ni, ou um óxido, nitreto, ou carbureto deles, ou uma combinação de qualquer um dos materiais das terceiras camadas supra- mencionados; e as quartas camadas incluem, Al, Mn, Fe, Co ou Ni, ou uma combinação deles. À seleção de materiais é análoga às considerações de seleção aqui descritas para os compactos de pó 200 fabricados usando pó com duas camadas de revestimento, mas devem ser estendidas também para incluir o material usado para a terceira e quarta camadas de revesti- mento. Em outra modalidade exemplificativa de um compacto de pó 200, as partículas dispersadas 214 compreendem um metal que tem um po- tencial padrão de oxidação menor do que Zn ou um material não metálico, ou uma combinação deles, como aqui descrito, e a nanomatriz 216 compre- ende uma rede celular de camadas de revestimento metálicas sinterizadas

16. Os materiais não metálicos apropriados incluem várias cerâmicas, vidros ou formas de carbono, ou uma combinação deles. Além disso, nos compac- tos de pó 200 que incluem partículas dispersadas 214 que compreendem estes metais ou materiais não metálicos, a nanomatriz 216 pode incluir Al, " Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re, ou Ni, ou um óxido, nitreto, ou carbureto deles, ou uma combinação de qualquer um dos materiais su- ' pramencionados, como material da nanomatriz 220.

. 5 Fazendo referência à figura 16, o compacto de pó sinterizado 200 pode compreender um compacto de pó precursor sinterizado 100 que inclui um pluralidade de partículas de pó deformadas unidas mecanicamen- te, como aqui descrito. O compacto de pó precursor 100 pode ser formado por compactação do pó 10 até o ponto em que as partículas de pó 12 são prensadas umas nas outras, deformando-as desta forma e formando liga- ções mecânicas entre partículas ou outras ligações 110 associadas com es- ' ta deformação suficiente para fazer com que as partículas de pó 12 defor- madas adiram entre si e formem um compacto de pó no estado verde, tendo . uma densidade verde menor do que a densidade teórica de um compacto completamente denso 10, em parte devido aos espaços 15 entre partículas. A compactação pode ser realizada, por exemplo, prensando de forma isostá- tica o pó 10 à temperatura ambiente, para produzir a deformação de a liga- ção entre partículas de partículas de pó 12 necessárias para formar o com- pacto de pó precursor 100.

Os compactos de pó sinterizados e forjados 200 que incluem partículas dispersadas 214 e compreendem Mg, e a nanomatriz 216 com- preende vários materiais da nanomatriz, como aqui descrito, demonstraram ter uma combinação excelente de resistência mecânica e baixa densidade que exemplificam os materiais leves de alta resistência aqui descritos. Os exemplos de compactos de pó 200 que têm partículas de Mg puro dispersa- | das 214 e várias nanomatrizes 216 formadas a partir de pós 10 que têm nú- | cleos de partículas de Mg puro 14 e várias camadas de revestimento metáli- cas de Mg puro de camada única e multicamadas 16 que incluem Al, Ni, W ou AlO3, ou uma combinação deles, e que foram fabricados usando o mé- todo 400 aqui descrito, estão listados em uma tabela na figura 18. Estes compactos de pó 200 foram submetidos a vários testes mecânicos e outros testes, incluindo teste de densidade, e seu comportamento de degradação das propriedades mecânicas, também foram caracterizados como aqui des- ' crito.

Os resultados indicam que estes materiais podem ser configurados para proporcionar uma ampla série de comportamentos de corrosão ou dis- ' solução selecionável e controlável desde taxas de corrosão muito baixas até . 5 taxas de corrosão extremamente altas, particularmente taxas de corrosão que são mais baixas e mais altas do que aquelas de compactos de pó que não incorporam a nanomatriz celular, tal como um compacto formado a partir de pó de Mg puro através dos mesmos processos de compactação e sinteri- zação em comparação com aqueles que incluem partículas dispersadas de Mg puro nas várias nanomatrizes celulares aqui descritas.

Estes compactos de pó 200 podem ser configurados também para proporcionar propriedades ] substancialmente melhoradas em comparação com compactos de pó forma- i dos a partir de partículas de Mg puro que não incluem os revestimentos em . nanoescala aqui descritos.

Por exemplo, fazendo referência às figuras 18 e 19, os compactos de pó 200 que incluem partículas dispersadas 214 que compreendem Mg e nanomatriz 216 que compreende vários materiais da nanomatriz 220 aqui descritos demonstraram resistências à compressão à temperatura ambiente de pelo menos cerca de 255,1 MPa (37 ksi), e de- monstraram ainda resistências à compressão à temperatura ambiente maio- resdoque cerca de 344,7 MPa (50 ksi), tanto no estado seco ou imersos em uma solução de KCI a 3% a *93,3 ºC (200 ºF). Em contraste, os compactos de pó formados a partir de pós de Mg puro têm uma resistência à compres- são de cerca de 137,9 MPa (20 ksi) ou menos.

A resistência do compacto 200 de metal em pó da nanomatriz pode ser melhorada ainda mais otimi- zandoo pó 10, particularmente a porcentagem em peso das camadas de revestimento metálicas 16 de nanoescala que são usadas para formar a na- nomatriz celular 216. Por exemplo, a figura 25 ilustra o efeito de variar a por- centagem em peso (% em peso), isto é, a espessura, de um revestimento de alumina sobre a resistência à compressão á temperatura ambiente de um compacto de pó 20 com uma nanomatriz celular 216 formada a partir de par- tículas de pó revestidas 12 que incluem uma camada de resvestimento me- tálica 16 multicamada (AVALOz/AI) sobre núcleos de partículas de Mg puro

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14. Neste exemplo, a resistência ótima é atingida em 4% em peso de alumi- ' na, que representa um aumento de 21% em comparação com aquela de 0% em peso de alumina. Ú Os compactos de pó 200 que compreendem partículas disper- . 5 sadas 214 que incluem Mg e nanomatriz 216 que inclui vários materiais da nanomatriz, como aqui descrito, também demonstraram resistência ao cisa- lhamento à temperatura ambiente de pelo menos cerca de 137,9 MPa (20 ksi). Isto contrasta com os compactos de pó formados a partir de pós de Mg puro que têm resistências ao cisalhamento à temperatura ambiente de cerca de55,1MPa(8ksi). Os compactos de pó 200 dos tipos aqui descritos são capazes : de atingir uma densidade real substancialmente igual à densidade teórica predeterminada de um material compacto baseado na composição do pó 10, . incluindo as quantidades relativas dos constituintes dos núcleos de partícu- las146 da camada de revestimento metálica 16, e são descritos aqui tam- bém como sendo compactos de pó completamente denso. Os compactos de pó 200 que compreendem partículas dispersadas que incluem Mg e a na- nomatriz 216 que inclui vários materiais da nanomatriz, como aqui descrito, demonstraram densidades reais de cerca de 1,738 g/cm? a cerca de 2,50 glem?, que são substancialmente iguais às densidades teóricas predetermi- nadas, diferindo em no máximo 4% das densidades teóricas predetermina- das.

Os compostos de pó 200 aqui descritos podem ser configurados para ser dissolvíveis de forma seletiva e controlável em um fluido de furo de —poçoem resposta a uma condição mudada em um furo do poço. Os exem- plos da condição mudada que podem ser explorados para produzir uma ca- pacidade de dissolução selecionável e controlável incluem uma mudança na temperatura, mudança na pressão, mudança na vazão, mudança no pH ou mudança na composição química do fluido do furo do poço, ou combinações delas. Um exemplo de uma condição mudada que compreende uma mudan- ça na temperatura inclui uma mudança na temperatura do fluido do fundo do | poço. Por exemplo, fazendo referência às figuras 18 e 20, os compactos de pó 200 que compreendem partículas dispersadas 214 que incluem Mg e a ' nanomatriz celular 216 que inclui vários materiais da nanomatriz, como aqui descrito, têm taxas de corrosão relativamente baixas em uma solução de ' KCl a 3% à temperatura ambiente, em faixas entre cerca de O e cerca de 11 . 5 mglem?/hem comparação com taxas de corrosão relativamente altas a 93 ºC (200 ºF), que ficam na faixa entre cerca de | e cerca de 246 mg/cm?/h, dependendo das diferentes camadas de revestimento 16 em nanoescala.

Um exemplo de uma condição mudada que compreende uma mudança na composição química inclui uma mudança em uma concentração de íons clo- reto ou valor de pH, ou ambos, do fluido do furo do poço. Por exemplo, fa- zendo referência às figuras 18 e 21, os compactos de pó 200 que compre- ' endem partículas dispersadas 214 que incluem Mg e a nanomatriz 216 que inclui vários revestimentos em nanoescala, aqui descritos, demonstram ta- . xas de corrosão em HCl a 15% que ficam na faixa entre cerca de 4.750 mglem?/h e cerca de 7.432 mg/cm?/h. Assim sendo, a dissolubilidade sele- cionável e controlável em resposta a uma condição mudada no firo do poço, a saber, a mudança na composição química do fluido do furo do poço de KCI para HCl, pode ser usada para atingir uma resposta característica como ilus- trado na figura 22, ilustra que em um tempo de serviço crítico (CST) prede- terminado, uma condição mudada pode ser imposta sobre o compacto de pó 200 à medida que ele é aplicado em uma dada aplicação, tal como um am- biente do furo do poço, que causa uma mudança controlável em uma propri- edade do compacto de pó 200 em resposta a uma condição mudada no am- biente no qual ele é aplicado. Por exemplo, em um tempo de serviço crítico (CST)predeterminado, mudar um fluido do furo do poço que está em contato com o compacto de pó 200 de um primeiro fluido (por exemplo, KCI) que proporciona uma primeira taxa de corrosão e uma perda de peso ou resis- tência associada em função do tempo para um segundo fluido do furo do poço (por exemplo, HCI) que proporciona uma segunda taxa de corrosão ] 30 associada e perda de peso e resistência associada em função do tempo, onde a taxa de corrosão associada ao primeiro fluido é muito menor do que a taxa de corrosão associada ao segundo fluído. Esta resposta característica a uma mudança nas condições do fluido do furo do poço pode ser usada, ' por exemplo, para associar o tempo de serviço crítico a um limite de perda de dimensão ou uma resistência mínima necessária para uma aplicação es- ' pecífica, de tal modo que, quando uma ferramenta ou componente do fluido ' 5 —dofurodo poço formado a partir do compacto de pó 200 aqui descrito, não seja mais necessário no serviço do furo do poço (por exemplo, o tempo de serviço crítico (CST)) a condição do fundo do poço (por exemplo, a concen- tração de íons cloreto do fluido do furo do poço, pode ser mudada para cau- sar uma rápida dissolução do compacto de pó 200 e sua remoção do furo do poço.

No exemplo descrito acima, o compacto de pó 200 é dissolvível de forma selecionável em uma taxa que fica na faixa entre cerca de 0 e cerca , de 7.000 mg/cmº/h.

Esta faixa de resposta proporciona, por exemplo, a ca- pacidade de remover uma esfera com diâmetro de 7,62 cm (3 in) formada . deste material de um furo de poço alterando o fluido do fundo do poço em menos doque uma hora.

O comportamento de dissolubilidade selecionável e controlável descrito acima, unido à excelente propriedade de resistência e baixa densidade aqui descrita, definem um novo material de engenharia de nanomatriz com partículas dispersadas que é configurado para ficar em con- tato com um fluido e para proporcionar uma transição selecionável e contro- lável de uma primeira condição de resistência para uma segunda condição de resistência que é mais baixa do que um limite de resistência funcional, ou um primeiro valor de perda de peso para um segundo valor de perda de pe- so que é maior do que um limite de perda de peso, em função do tempo em contato com o fluido.

O compósito de partículas dispersadas/nanomatriz é característico dos compactos de pó aqui descritos, e inclui uma nanomatriz celular 216 do material da nanomatriz 220, uma pluralidade de partículas dispersada 214, incluindo o material do núcleo das partículas 218 que é dis- persado dentro da matriz.

A nanomatriz 216 é caracterizada por uma cama- | da de união no estado sólido 219 que se estende pela nanomatriz inteira.

O tempo de contato com o fluido descrito acima pode incluir o tempo de serviço crítico (CST) como descrito acima.

O CST pode incluir um tempo predeter- minado que é desejado ou requerido para dissolver uma parte predetermi-

nada do compacto de pó 200 que está em contato com o fluido. O CST pode . incluir também um tempo correspondente a uma mudança na propriedade do material de engenharia ou do fluido, ou uma combinação deles. No caso ' de uma mudança de propriedade do material de engenharia, a mudança po- deincluiruma mudança de uma temperatura do material de engenharia. No caso em que há uma mudança na propriedade do fluido, a mudança pode incluir a mudança de uma temperatura, pressão, vazão composição química ou pH do fluido, ou uma combinação delas O material de engenharia e a mudança na propriedade do material de engenharia ou do fluido, ou uma sua combinação, pode ser individualizado para a resposta característica de DST desejada, incluindo a taxa de mudança da propriedade específica (por e- ' xemplo, perda de peso, perda de resistência) tanto antes do CST (por e- xemplo, Estágio 1) como depois do CST (por exemplo, Estágio 2), como ilus- . trado na figura 22.

Fazendo referência à figura 17, um método 400 para fabricar um compacto de pó 200 está ilustrado. O método 400 inclui formar (410) um pó metálico revestido 10 que compreende partículas de pó 12 que têm núcleos de partículas 14 com camadas de revestimento metálicas 16 em nanoescala dispostas sobre eles, onde as camadas de revestimento metálicas 16 têm uma composição química e os núcleos das partículas 14 têm uma composi- ção química diferente da composição química diferente da composição qui- mica do material de revestimento metálico 16. O método 400 inclui também formar (420) um compacto de pó aplicando uma temperatura predetermina- da e uma pressão predeterminada às partículas de pó revestidas, suficientes para sinterizá-las por sinterização em fase sólida das camadas de revesti- mento da pluralidade das partículas de pó revestidas 12 para formar uma nanomatriz celular substancialmente contínua 216 de um material da nano- matriz 220 e uma pluralidade de partículas dispersadas 214 dispersadas dentro da nanomatriz 216, como aqui descrito.

A formação 410 de pó metálico revestido 10 que compreende as partículas de pó 12 que têm núcleos de partículas 14 com camadas de revestimento metálicas 16 em nanoescala dispostas sobre eles, pode ser realizada por qualquer método apropriado. Em uma modalidade exemplifica- ] tiva, a formação 410 inclui aplicar as camadas de revestimento metálicas 16, como descrito acima, aos núcleos de partículas 14, como aqui descrito, u- : sando deposição química de vapor em leito fluidizado (FBCVD), como aqui . 5 descrito. Aplicar as camadas de revestimento metálicas 16 pode inclui apli- car camadas de revestimento metálicas 16 em uma única camada ou aplicar camadas de revestimento metálicas 16 em multicamadas, como aqui descri- to. Aplicar as camadas de revestimento metálicas 16 pode incluir também controlar a espessura das camadas individuais à medida que elas estão sendo aplicadas, bem como controlar a espessura global de camadas de revestimento metálicas 16. Os núcleos de partículas 14 podem ser formados ' como aqui descrito.

A formação 420 do compacto de pó 200 pode incluir qualquer % método apropriado para formar um compacto completamente denso do pó 10, Em uma modalidade exemplificativa, a formação 420 inclui a forja dinã- mica de um compacto de pó precursor com densidade verde 100 para apli- car uma temperatura predeterminada e uma pressão predeterminada sufici- entes para sinterizar e deformar as partículas de pó e formar uma nanoma- triz completamente densa 216 e partículas dispostas 214 como aqui descrito. O termo "forja dinâmica", como aqui utilizado, significa a aplicação dinâmica de uma carga em uma temperatura e por um tempo apropriado suficiente para promover a sinterização das camadas de revestimento metálicas 16 de partículas de pó 12 adjacentes, e pode de preferência incluir a aplicação de uma carga de forja dinâmica em uma taxa de carga predeterminada por um tempoe em uma temperatura suficientes para formar um compacto de pó 200 sinterizado e completamente denso. Em uma modalidade exemplificati- va, a forja dinâmica inclui: (1) aquecer um compacto de pó precursor ou em estado verde 100 até uma temperatura de sinterização predeterminada no estado sólido, tal como, por exemplo, uma temperatura suficiente para pro- mover a interdifusão entre camadas de revestimento metálicas 16 de parti- culas de pó 12 adjacentes; (2) manter o compacto de pó precursor 100 na temperatura de sinterização por um tempo de residência predeterminado, tal como, por exemplo, um tempo suficiente para assegurar uniformidade subs-

" tancial da temperatura de sinterização pelo compacto precursor 100 inteiro;

(3) forjar o compacto de pó precursor 100 até densidade plena, tal como, por

' exemplo, aplicando uma pressão de forjamento predeterminada de acordo . 5 comum programa ou taxa de incremento suficiente para atingir rapidamente a densidade completa, e ao mesmo tempo, mantendo o compacto na tempe-

ratura de sinterização predeterminada; e (4) resfriar o compacto até a tempe-

ratura ambiente.

A pressão predeterminada e a temperatura predeterminada aplicadas durante a formação 420 devem incluir uma temperatura de sinteri-

zação, Ts, e uma pressão de forjamento, Pr, como aqui descrito, que asse- gurarão a sinterização e deformação no estado sólido das partículas de pó

' 12, para formar o compacto de pó 200 completamente denso, incluindo a

' união 217 e a camada de união 219 no estado sólido.

As etapas de aquecer . e manter o compacto de pó precursor 100 na temperatura de sinterização predeterminada durante o tempo predeterminado podem incluir qualquer combinação apropriada de temperatura e tempo, e dependerá, por exemplo,

do pó 10 selecionado, incluindo os materiais usados para o núcleo de partí-

cula 14 e e para a camada de revestimento metálica 16, o tamanho do com-

pacto de pó precursor 100, o método de aquecimento usado e outros fatores que influenciam o tempo necessário para atingir a temperatura desejada e a uniformidade da temperatura dentro do compacto de pó precursor 100. Na etapa de forjamento, a pressão predeterminada pode incluir qualquer pres-

são apropriada e programa de da aplicação da pressão ou taxa de incremen-

to da pressão suficiente para atingir um compacto de pó completamente denso 200, e dependerá, por exemplo, das propriedades do material das partículas de pó 12 selecionadas, incluindo as características de sujei- ção/deformação dependente da temperatura (por exemplo, características de taxa de sujeição/deformação), características termodinâmicas metalúrgi- cas e de equilíbrio de fases, dinâmica de deslocamento e outras proprieda- desde materiais.

Por exemplo, a pressão máxima de forjamento de forja- mento dinâmico e o programa de forjamento (isto é, taxas de incremento de pressão que correspondem às taxas de sujeição empregadas) podem ser usados para individualizar a resistência mecânica e rigidez do compacto de ' pó. A pressão máxima de forjamento e a taxa de incremento do forjamento (isto é, taxa de deformação) é a pressão logo abaixo da pressão de fissura, ' isto é, quando os processos de recuperação dinâmica são incapazes de ali- . 5 viaratrabalhode formação na microestrutura do compacto sem a formação de uma fissura o compacto. Por exemplo, para aplicações que requerem um compacto de pó que tem resistência relativamente mais alta e rigidez mais baixa, pressões de forjamento relativamente mais altas e taxas de incremen- to mais altas podem ser usadas. Caso uma rigidez relativamente mais alta do compacto de pó é necessária, pressões e taxas de incremento de forja- mento relativamente mais baixas podem ser usadas.

' Para certas modalidades exemplificativas de pós 10 aqui descri- tos e compactos precursores 100 com um tamanho suficiente para formar . ferramentas e componentes do furo do poço, tempos de residência prede- terminados de cerca de 1 a cerca de 5 horas podem ser usados. A tempera- tura de sinterização predeterminada, Ts, será selecionada, de preferência, como aqui descrito, para evitar a fusão dos núcleos de partículas 14 e das camadas de revestimento metálicas 16 à medida que elas são transforma- das durante o método 400 para produzir as partículas dispersadas 214 e a nanomatriz 216. Nestas modalidades, o forjamento dinâmico pode incluir a aplicação de uma pressão de forjamento, tal como tal como uma prensagem dinâmica até uma pressão máxima de cerca de 551,6 MPa (80 ksi) em uma taxa de incremento da pressão de cerca de 3,45 MPa (0,5 ksi) a cerca de 13,8 MPa (2 ksi)/segundo.

Em uma modalidade exemplificativa na qual os núcleos de partí- culas 14 incluíam Mg, e a camada de revestimento metálica 16 incluía várias camadas de revestimento de camada única ou multicamadas, como aqui | descrito, tais como vários revestimentos de camada única e multicamadas que compreendem Al, o forjamento dinâmico foi realizado sinterizando em uma temperatura Ts, de cerca de 450 ºC a cerca de 470 ºC por até cerca de 1 hora sem a aplicação de uma pressão de forjamento, e em seguida, um forjamento dinâmico pela aplicação de pressões isostáticas em taxas de in-

cremento entre 3,45 MPa (0,5 ksi) a cerca de 13,8 MPa (2 ksi/segundo até ' uma pressão máxima, Ps, de cerca de 206,8 MPa (30 ksi) a cerca de 413,6 MPa (60 ksi), o que resultou em ciclos de forjamento de 15 segundos a cer- ] ca de 120 segundos.

A curta duração do ciclo de forjamento é uma vanta- . 5 gemsignificativa, pois ela limita a interdifusão, incluindo a interdifusão dentro de uma dada camada de revestimento metálica 16, a interdifusão entre ca- madas de revestimento metálicas 16 adjacentes, e a interdifusão entre ca- madas de revestimento metálicas 16 e os núcleos de partículas 14, àquela necessária para formar a ligação metalúrgica 217 e a camada de união 219, e aãomesmo tempo, mantendo o formato desejável da partícula dispersada equiaxial com a integridade da fase reforçadora da nanomatriz celular 216. À 7 duração do ciclo de forjamento dinâmico é muito mais curta do que os ciclos de formação e os tempos de sinterização para processos de formação de . compactos de pó convencionais, tais como prensagem isostática a quente (HIP), sinterização auxiliada com pressão ou sinterização com difusão.

O método 400 pode incluir também opcionalmente a formação 430 de um compacto de pó precursor compactando a pluralidade de partícu- las pó revestidas 12 suficientemente para deformar as partículas e formar ligações entre partículas e formar o compacto de pó precursor 100 antes da formação 420 do compacto de pó.

À compactação pode incluir prensagem, tal como prensagem isostática, da pluralidade de partículas de pó 12 à tem- peratura ambiente, para formar o compacto de pó precursor 100. A compac- tação 430 pode ser realizada à temperatura ambiente.

Em uma modalidade exemplificativa, o pó 12 pode incluir os núcleos de partículas 14 que com- —preendem Mg, e a formação 430 do compacto de pó precursor pode ser rea- lizada à temperatura ambiente de uma pressão isostática de cerca de 68,9 MPa (10 ksi) a cerca de 413,7 Mpa (60 ksi). | O método 400 pode incluir também opcionalmente intermisturar (440) um segundo pó 30 dentro do pó 10, como aqui descrito, antes da for- mação (420) do compacto de pó, ou a formação (430) do compacto de pó precursor.

Sem desejar estar limitado pela teoria, os compactos de pós 200 são formados a partir de partículas de pó 12 que incluem um núcleo de par-

' tícula 14 e um material do núcleo associado 18, bem como uma camada de revestimento metálica 16 e um material de revestimento metálico 20 associ-

ado, para formar uma nanomatriz celular tridimensional substancialmente . 5 —contínua216 que inclui um material da nanomatriz 220 formado sinterizando, e a união por difusão associada das respectivas camadas de revestimento

16, que inclui uma pluralidade de partículas dispersadas 214 dos materiais do núcleo de partícula 218. Esta estrutura singular pode incluir combinações metastáveis de materiais que seriam muito dificilmente ou impossivelmente formar por solidificação a partir de um fundido que tem as mesmas quanti-

dades relativas dos materiais constituintes.

As camadas de revestimento e

' os materiais de revestimento associados podem ser selecionados para pro- porcionar dissolução selecionável e controlável em um ambiente fluido pre- . determinado, tal como um ambiente de fluido do furo de poço, onde o fluido predeterminado pode um fluido de furo de poço ser usado comumente que é injetado dentro do furo do poço ou extraído do furo do poço.

Como deve ser ainda entendido a partir da descrição aqui fornecida, a dissolução controlada da nanomatriz expõe as partículas dispersadas dos materiais do núcleo.

Os materiais do núcleo das partículas podem ser também selecionados para proporcionar também a dissolução selecionável e controlável no fluido do furo do poço.

Alternativamente, eles podem ser selecionados também para proporcionar uma propriedade mecânica específica, tal como resistência à compressão ou resistência ao cisalhamento, para o compacio de pó 200,

sem necessariamente proporcionar a dissolução selecionável e controlada dos materiais do núcleo em si, pois a dissolução selecionável e controlada do material da nanomatriz que circunda estas partículas necessariamente liberará as mesmas, de tal modo que elas sejam afastadas pelo fluido do furo do poço.

A morfologia microestrutural da nanomatriz celular substanci-

almente continua 216, que pode ser selecionada para proporcionar um ma-

terial de fase reforçadora, com partículas dispersadas 214, que podem ser selecionadas para produzir partículas dispersadas equiaxiais 214, confere aos compactos de pó melhores propriedades mecânicas, incluindo resistên-

cia à compressão e resistência ao cisalhamento, pois a morfologia resultante , da nanomatriz/partículas dispersadas pode ser manipulada para proporcio- nar reforço através dos processos que são semelhantes aos mecanismos de Ú reforço tradicionais, tais como redução do tamanho do grão, endurecimento . 5 —da solução através do uso de átomos de impurezas, precipitação ou endure- cimento por envelhecimento e mecanismos de endurecimento por for- ça/trabalho. A estrutura nanomatriz/partículas dispersadas tende a limitar o movimento de deslocamento em virtude das inúmeras interfaces da nanoma- triz de partículas, bem como as interfaces entre camadas distintas dentro do material da nanomatriz, como aqui descrito. Isto está exemplificado no com- portamento de fraturas destes materiais, como ilustrado nas figuras 23 e 24. : Na figura 23, um compacto de pó 200 fabricado usando pó de Mg puro não revestido e submetido a uma tensão de cisalhamento suficiente para induzir -” avaria demonstrou fratura intergranular. Em contraste, na figura 24, um compacto de pó 200 fabricado usando as partículas de pó 12 que têm nú- cleos de partículas 14 de pó de Mg puro para formar partículas dispersadas 214 e camadas de revestimento metálicas 16, que inclui Al para formar a nanomatriz 216, e submetido a uma tensão de cisalhamento suficiente para induzir avaria, demonstrou fratura transgranular e uma tensão de fratura substancialmente mais alta, como aqui descrito. Devido ao fato de que estes materiais têm característica de alta resistência, o material do núcleo e o ma- terial do revestimento podem ser selecionados para utilizar materiais de bai- xa densidade ou outros materiais de baixa densidade, tais como metais, ce- râmicas, vidros ou carvão de baixa densidade, que de outra forma não pro- —porcionariam as necessárias características de resistência para uso nas a- plicações desejadas, incluindo ferramentas e componentes de furos de po- | ços.

Embora uma ou mais modalidades tenham sido ilustradas e descritas, modificações e substituições podem ser feitas nelas sem fugir do espírito e do escopo da invenção. Consequentemente, deve-se entender que a presente invenção foi descrita a título ilustrativo e não limitativo.

Claims

REIVINDICAÇÕES ' 1. Método para fabricar um compacto de pó metálico, compre- endendo: ] - formar um pó metálico revestido que compreende uma plurali- . 5 dade de partículas de pó metálico revestidas que têm núcleos de partícula com camadas de revestimento metálicas em nanoescala dispostas sobre eles, em que as camadas de revestimento metálicas têm uma composição química e os núcleos das partículas têm uma composição química que é diferente da composição química das camadas de revestimento metálicas; e - aplicar uma temperatura predeterminada e uma pressão prede- terminada às partículas de pó revestidas, suficientes para formar um com- . pacto de pó metálico sinterizando em fase sólida as camadas de revestimen- | to metálicas em nanoescala da pluralidade de partículas de pó revestidas, : para formar uma nanomatriz celular substancialmente contínua de um mate- rial da nanomatriz, uma pluralidade de partículas dispersadas, dispersadas dentro da nanomatriz celular e uma camada de união no estado sólido que se estende pela nanomatriz celular inteira.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a formação do pó metálico revestido compreende: - formar uma pluralidade de partículas metálicas que compreen- dem Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação dos mesmos, para uso como a pluralidade de núcleos de partículas; e - formar uma camada de revestimento metálico em nanoescala sobre cada uma da pluralidade de núcleos de partículas, para formar a plura- lidade de partículas de pó revestidas, sendo que a camada de revestimento metálica compreende Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re, ou Ni, ou um óxido, carbureto ou nitreto dos mesmos, ou uma combinação de qualquer um dos materiais supramencionados, em que a camada de reves- timento metálica tem uma composição química e o núcleo de partícula tem uma composição química que é diferente da composição quimica da cama- da de revestimento metálica. |
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a formação | do pó metálico revestido compreende: : - formar uma pluralidade de partículas metálicas que compreen- dem um metal que tem um potencial padrão de corrosão menos do que o Zn, uma cerâmica, um vidro ou carvão, ou uma combinação dos mesmos, . 5 parausocomoa pluralidade de núcleos de partículas; e - formar uma camada de revestimento metálico em nanoescala sobre cada um da pluralidade de núcleos de partículas, para formar a plura- lidade de partículas de pó revestidas, sendo que a camada de revestimento metálica compreende Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re, ou Ni, ouum óxido, carbureto ou nitreto dos mesmos, ou uma combinação. de qualquer um dos materiais supramencionados, em que a camada de reves- , timento metálica tem uma composição química e o núcleo de partícula tem uma composição química que é diferente da composição química da cama- - da de revestimento metálica.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo a- inda compactar a pluralidade de partículas de pó revestidas para formar um compacto de pó metálico precursor.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que a compac- tação compreende prensar de forma isostática a pluralidade de partículas de póparaformaro compacto de pó precursor.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, em que a prensa- gem isostática é realizada à temperatura ambiente.
7. Método, de acordo com a reivindicação 5, em que o núcleo da partícula compreende Mg e a prensagem isostática é realizada à temperatu- ra ambiente e em uma pressão isostática de cerca de 68,9 MPa (10 ksi) a cerca de 413,7 Mpa (60 ksi).
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, compreendendo a- inda intermisturar uma pluralidade de segundas partículas de pó dentro da pluralidade de partículas de pó revestidas, para produzir uma pluralidade de segundas partículas dispersadas dentro da nanomatriz celular.

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9. Método, de acordo com a reivindicação 8, em que as segun- | das partículas dispersadas compreendem Fe, Ni, Co ou Cu, ou óxidos, nitre-

tos ou carburetos dos mesmos, ou uma combinação de quaisquer materiais ' supramencionados.
10. Método, de acordo com a reivindicação 8, em que a intermis- turação produz uma dispersão substancialmente homogênea de segundas . 5 partículas dispersadas dentro da nanomatriz celular e as partículas disper- sadas
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a forma- ção das camadas de revestimento metálicas em nanoescala compreende depositar as camadas de revestimento metálicas em nanoescala usando deposição física de vapor ou deposição química de vapor, ou uma combina- ção das mesmas.

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12. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que a depo- sição compreende uma deposição química de vapor em leito fluidizado. s
13. Método, de acordo com a reivindicação 11, compreendendo ainda repetir a formação da camada de revestimento metálica em nanoesca- la para formar uma pluralidade correspondente de camadas de revestimento metálicas em nanoescala, em que cada uma das camadas de revestimento em nanoescala tem uma composição química que é diferente de uma cama- da de revestimento metálica adjacente.
14. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a aplica- ção de uma temperatura predeterminada e uma pressão predeterminada compreende o forjamento dinâmico das partículas de pó metálicas revesti- das.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, em que a tempe- ratura predeterminada compreende uma temperatura de sinterização que é menor do que uma temperatura de fusão das camadas de revestimento me- tálicas em nanoescala e uma temperatura de fusão dos núcleos de partícu- las.
16. Método, de acordo com a reivindicação 14, em que o núcleo da partícula compreende Mg e o forjamento dinâmico é realizado em uma temperatura predeterminada de cerca de 450 ºC a cerca de 470 ºC e uma pressão predeterminada de cerca de 206,8 MPa (30 ksi) a cerca de 413,7
MPa (60 ksi). ' 17. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que a aplica- ção da temperatura predeterminada e da pressão predeterminada compre- Ú ende o forjamento dinâmico do compacto de pó precursor.
BR 5 18. Método, de acordo com a reivindicação 17, em que a tempe- ratura predeterminada compreende uma temperatura de sinterização que é menor do que uma temperatura de fusão da camada de revestimento metáli- ca em nanoescala e uma temperatura de fusão do núcleo de partícula.
19. Método, de acordo com a reivindicação 17, em que o núcleo da partícula compreende Mg e o forjamento dinâmico é realizado em uma temperatura de cerca de 450 ºC a cerca de 470 ºC e uma pressão de cerca ' de 206,8 MPa (30 ksi) a cerca de 413,7 MPa (60 ksi).
20. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a forma- : ção da pluralidade de partículas de pó metálicas revestidas compreende formar uma distribuição unimodal de tamanhos médios de partículas.
21. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a forma- ção da pluralidade de partículas de pó metálicas revestidas compreende formar uma distribuição multimodal de tamanhos médios de partículas.

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