BR112014001741B1

BR112014001741B1 - metal em pó compacto extrusado

Info

Publication number: BR112014001741B1
Application number: BR112014001741-7A
Authority: BR
Inventors: Zhiyue Xu
Original assignee: Baker Hughes Incorporated
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2020-12-01
Also published as: WO2013019421A2; BR112014001741A2; WO2013019421A3; AP2014007388A0; CN103688012B; CA2841132A1; EP2737156A4; AU2012290576A1; US20130025409A1; EP2737156A2; CA2841132C; AU2012290576B2; US9243475B2; CN103688012A

Abstract

RESUMO Patente de Invenção: "METAL EM PÓ COMPACTO EXTRUSADO". A presente invenção refere-se a um metal em pó compacto é revelado. O pó compacto inclui uma nanomatriz celular substancialmente alongada compreendendo um material de nanomatriz. O pó compacto também inclui uma pluralidade de partículas dispersas substancialmente alongadas compreendendo um material de núcleo de partícula que compreende Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação dos mesmos, dispersas na nanomatriz celular. O pó compacto adicionalmente inclui uma camada de ligação estendendo-se através de toda a nanomatriz celular entre as partículas dispersas, em que a nanomatriz celular e as partículas dispersas são substancialmente alongadas em uma direção pré-determinada.

Description

[001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido dos Estados Unidos No. 13/194361, depositado em 29 de julho de 2011, que é aqui incorporado por referência em sua totalidade.

[002] Este pedido contém matéria objeto relacionada à matéria objeto de pedidos copendentes, que são cedidos para a mesma cessionária deste pedido, Baker Hughes Incorporated de Houston, Texas. Os pedidos listados abaixo são, desse modo, incorporados por referência em sua totalidade:

[003] Pedido de Patente dos Estados Unidos No. de Série 12/633.686, depositado em 8 de dezembro de 2009, intitulado PÓ METÁLICO REVESTIDO E MÉTODO DE PRODUÇÃO DO MESMO;

[004] Pedido de Patente dos Estados Unidos No. de Série 12/633,688 depositado em 8 de dezembro de 2009, intitulado MÉTODO DE PRODUÇÃO DE UM METAL EM PÓ COMPACTO DE NANOMATRIZ;

[005] Pedido de Patente dos Estados Unidos No. de Série 12/633.678, depositado em 8 de dezembro de 2009, intitulado PROJETO DE MATERIAL COMPOSTO DE PÓ COMPACTO;

[006] Pedido de Patente dos Estados Unidos No. de Série 12/633.683, depositado em 8 de dezembro de 2009, intitulado UNIDADE TELESCÓPICA COM BARREIRA DISSOLVÍVEL;

[007] Pedido de Patente dos Estados Unidos No. de Série 12/633.662, depositado em 8 de dezembro de 2009, intitulado FERRAMENTA E MÉTODO DE DISSOLUÇÃO;

[008] Pedido de Patente dos Estados Unidos No. de Série 12/633.677, depositado em 8 de dezembro de 2009, intitulado ESFERA DE RISCO DE DESAPARECIMENTO DE MULTI-COMPONENTE E

MÉTODO PARA PRODUÇÃO DA MESMA;

[009] Pedido de Patente dos Estados Unidos No. de Série 12/633.668, depositado em 8 de dezembro de 2009, intitulado FERRAMENTA E MÉTODO DE DISSOLUÇÃO;

[0010] Pedido de Patente dos Estados Unidos No. de Série 12/633.682, depositado em 8 de dezembro de 2009, intitulado METAL EM PÓ COMPACTO DE NANOMATRIZ;

[0011] Pedido de Patente dos Estados Unidos No. de Série 12/913.310, depositado em 27 de outubro de 2010, intitulado COMPOSTO DE CARBONO DE NANOMATRIZ;

[0012] Pedido de Patente dos Estados Unidos No. de Série 12/847.594, depositado em 390 de julho de 2010, intitulado COMPOSTO DE METAL DE NANOMATRIZ; e

[0013] Pedido de Patente dos Estados Unidos Documento Número C&P4-52150-US, depositado na mesma data conforme este pedido, intitulado METÓDO DE PRODUÇÃO DE UM A METAL EM PÓ COMPACTO.

ANTECEDENTES

[0014] Os poços de óleo e gás natural frequentemente utilizam componentes de furo de poço ou ferramentas que, devido a sua função, são somente requeridos para terem vidas de serviço limitadas que são consideravelmente menores do que a vida de serviço do poço. Após uma função de serviço do componente ou ferramenta ser completa, eles devem ser removidos ou dispostos de modo a recuperarem o tamanho original da trajetória de fluido para uso, incluindo produção de hidrocarboneto, sequestro de CO2, etc. A disposição dos componentes ou ferramentas foi convencionalmente feita por moagem ou perfuração do componente ou ferramenta fora do furo de poço, que geralmente consome tempo e de operações custosas.

[0015] De modo a eliminar a necessidade das operações de moagem ou perfuração, a remoção de componentes ou ferramentas por dissolução ou corrosão usando materiais eletrolíticos controlados tendo uma nanomatriz celular que pode ser seletivamente e controlavelmente degradada ou corroída em resposta a uma condição ambiental do furo do poço, tal como exposição a um fluido de furo de poço pré- determinado, foi descrita em, por exemplo, nos pedidos relacionados aqui notados.

[0016] Apesar destes materiais serem muito úteis, o aperfeiçoamento adicional de sua resistência, corrossibilidade e produtibilidade é muito desejável.

SUMÁRIO

[0017] Uma concretização exemplar de um metal em pó compacto é revelada. O pó compacto inclui uma nanomatriz celular substancialmente alongada compreendendo um material de nanomatriz. O pó compacto também inclui uma pluralidade de partículas dispersas substancialmente alongadas compreendendo um material de núcleo de partícula que compreende Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação dos mesmos, disperso na nanomatriz celular. O pó compacto adicionalmente inclui uma camada de ligação estendendo-se através de toda a nanomatriz celular entre as partículas dispersas, em que a nanomatriz celular e as partículas dispersas são substancialmente alongadas em uma direção pré-determinada.

[0018] Em outra concretização exemplar, um metal em pó compacto inclui uma nanomatriz celular substancialmente alongada compreendendo um material de nanomatriz. O pó compacto também inclui uma pluralidade de partículas dispersas substancialmente alongadas compreendendo um material de núcleo de partícula que compreende um metal tendo um potencial de oxidação padrão menor do que Zn, cerâmica, vidro, ou carbono, ou uma combinação dos mesmos, disperso na nanomatriz celular. O pó compacto inclui adicionalmente uma camada de ligação que se estende através de toda a nanomatriz celular entre as partículas dispersas, em que a nanomatriz celular e as partículas dispersas são substancialmente alongadas em uma direção pré-determinada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0019] Referindo-se agora aos desenhos nos quais elementos similares são numerados semelhantes nas várias Figuras:

[0020] A Figura 1 é uma fotomicrografia de um pó 10 conforme aqui revelado que foi embutido em um material de montagem de espécime de epóxi e seccionado;

[0021] A Figura 2 é uma ilustração esquemática de uma concretização exemplar de uma partícula de pó 12 conforme ela apareceria em uma vista em corte exemplar representada pelo corte 22 da Figura 1;

[0022] Figura 3 é uma ilustração esquemática de uma segunda concretização exemplar de uma partícula de pó 12 conforme ela apareceria em uma segunda vista em seção exemplar representada pelo corte 2-2 da Figura 1;

[0023] Figura 4 é uma ilustração esquemática de uma terceira concretização exemplar de uma partícula de pó 12 conforme ela apareceria em uma terceira vista em corte exemplar representada pelo corte 2-2 da Figura 1;

[0024] Figura 5 é uma ilustração esquemática de uma quarta concretização exemplar de uma partícula de pó 12 conforme ela apareceria em uma quarta vista em corte exemplar representada pelo corte 2-2 da Figura 1;

[0025] Figura 6 é uma ilustração esquemática de uma segunda concretização exemplar de um pó conforme revelado aqui tendo uma distribuição multimodal de tamanhos de partícula;

[0026] Figura 7 é uma ilustração esquemática de uma terceira concretização exemplar de um pó conforme aqui revelado tendo uma distribuição multimodal de tamanhos de partícula;

[0027] Figura 8 é um fluxograma de uma concretização exemplar de um método de produção de um pó conforme aqui revelado;

[0028] A Figura 9 é uma fotomicrografia de uma concretização exemplar de um pó compacto conforme aqui revelado;

[0029] A Figura 10 é uma ilustração esquemática de uma concretização exemplar do pó compacto da Figura 9 produzido usando um pó tendo partículas revestidas de camada única de pó conforme apareceria tomada ao longo do corte 10 - 10;

[0030] A Figura 11 é uma ilustração esquemática de uma concretização exemplar de um pó compacto conforme aqui revelado tendo uma distribuição multimodal homogênea de tamanhos de partícula;

[0031] A Figura 12 é uma ilustração esquemática de uma concretização exemplar de um pó compacto conforme aqui revelado tendo uma distribuição multimodal não homogênea de tamanhos de partícula;

[0032] A Figura 13 é uma ilustração esquemática de uma concretização exemplar de um pó compacto conforme aqui revelado formado de um primeiro pó e um segundo pó, e tendo uma distribuição multimodal homogênea de tamanhos de partícula;

[0033] A Figura 14 é uma ilustração esquemática de uma concretização exemplar de um pó compacto conforme aqui revelado, formado de um primeiro pó e um segundo pó, e tendo uma distribuição multimodal mão-homogênea de tamanhos de partícula.

[0034] A Figura 15 é uma ilustração esquemática de outra concretização exemplar do pó compacto da Figura 9 produzido usando um pó tendo partículas de pó revestidas de multicamada conforme apareceria tomada ao longo do corte 10 - 10;

[0035] A Figura 16 é uma ilustração em corte transversal esquemático de uma concretização exemplar de um pó compacto precursor;

[0036] A Figura 17 é um fluxograma de uma concretização exemplar de um método de produção de um pó compacto conforme aqui revelado;

[0037] A Figura 18 é um fluxograma de uma concretização exemplar de um método de produção de um pó compacto compreendendo partículas de pó substancialmente alongadas, conforme aqui revelado;

[0038] A Figura 19 é uma fotomicrografia de uma concretização exemplar de um pó compacto compreendendo partículas de pó substancialmente alongadas de uma seção paralela à direção de alongamento pré-determinada, conforme aqui revelado;

[0039] A Figura 20 é uma fotomicrografia do pó compacto da Figura 27 tomada de uma seção transversal á direção de alongamento pré- determinada, conforme aqui revelado

[0040] A Figura 21 é uma ilustração em corte transversal esquemático de uma concretização exemplar de um pó compacto compreendendo partículas de pó substancialmente alongadas, conforme aqui revelado;

[0041] A Figura 22 é uma ilustração em corte transversal esquemático de outra concretização exemplar de um pó compacto compreendendo partículas de pó substancialmente alongadas, conforme aqui revelado;

[0042] A Figura 23 é uma ilustração em corte transversal esquemático de um molde de extrusão e uma concretização exemplar de um método de formação de um pó compacto compreendendo partículas de pó substancialmente alongadas de um pó;

[0043] A Figura 24 é uma ilustração em corte transversal esquemático de um molde de extrusão e uma concretização exemplar de um método de formação de um pó compacto compreendendo partículas de pó substancialmente alongadas de um lingote;

[0044] A Figura 25 é um gráfico de estresse compressivo como uma função da tensão ilustrando a resistência compressiva de uma concretização exemplar de um pó compacto compreendendo partículas de pó substancialmente alongadas, conforme aqui revelado;

[0045] A Figura 26 é uma ilustração em corte transversal esquemático de uma concretização exemplar de artigos formados de um pó compacto compreendendo partículas de pó substancialmente alongadas, conforme aqui revelado; e

[0046] A Figura 27 é uma ilustração em corte transversal esquemático de outra concretização exemplar de artigos formados de um pó compacto compreendendo partículas de pó substancialmente alongadas, conforme aqui revelado.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0047] Materiais metálicos de alta resistência, de peso leve, e um método de produção destes materiais, são revelados, que podem ser usados em uma ampla variedade de aplicações e ambientes de aplicação, incluindo uso em vários ambientes de furo de poço para produzir vários artigos de alta resistência, de peso leve, incluindo artigos de furo de poço, particularmente ferramentas ou outros componentes de fundo de poço, que podem ser descritos geralmente como materiais eletrolíticos controlados, e que são selecionavelmente e controlavelmente dispostos, degradáveis, dissolvíveis, corrosíveis ou, de outro modo, caracterizados, como sendo removíveis a partir do furo do poço. Muitas outras aplicações para uso em ambos os artigos duráveis e disponíveis ou degradáveis são possíveis. Em uma concretização, estes materiais de alta resistência, e selecionavelmente e controlavelmente degradáveis, de peso leve, incluem pós-compactos sinterizados, totalmente densos, formados de materiais em pó revestidos que incluem vários núcleos de partícula de peso leve, e materiais de núcleo tendo vários revestimentos de nano escala de camada única e de multicamada. Em outra concretização, estes materiais incluem materiais selecionavelmente e controlavelmente degradáveis podem incluir pós-compactos que não são totalmente densos ou não sinterizados, ou uma combinação dos mesmos, formados destes materiais em pó revestidos. Estes pós-compactos são caracterizados por uma microestrutura em que as partículas de pó compactadas são substancialmente alongadas em uma direção pré- determinada para formar partículas de pó substancialmente alongadas, conforme aqui descrito. As partículas de pó substancialmente alongadas vantajosamente proporcionam resistência intensificada, incluindo resistência compressiva, corrossibilidade ou dissolvibilidade e produtibilidade, conforme comparado aos pós-compactos similares que não partículas de pó substancialmente alongadas. Estes pós- compactos são produzidos de pós-metálicos revestidos que incluem vários núcleos de partícula eletroquimicamente ativos, de alta resistência, de peso leve (por exemplo, tendo potenciais de oxidação padrão relativamente mais altos), e materiais de núcleo, tais como metais eletroquimicamente ativos, que são dispersos no interior de uma nanomatriz celular formada das várias camadas de revestimento metálicas de nano escala de materiais de revestimento metálicos, e, em seguida, submetidos a deformação substancial suficiente para formar partículas de pó substancialmente alongadas, incluindo os núcleos de partícula e as camadas de revestimento metálicas, e para fazer com que as camadas de revestimento metálicas se tornem descontínuas e orientadas na direção pré-determinada de alongamento.

[0048] Estes materiais aperfeiçoados são particularmente úteis nas aplicações de furo de poço. Eles proporcionam uma combinação única e vantajosa de propriedades de resistência mecânica, tais como resistência à compressão e cisalhamento, baixa densidade, e propriedades de corrosão selecionáveis e controláveis, particularmente dissolução rápida e controlada em vários fluidos de furo de poço, que são aperfeiçoadas sobre materiais de nanomatriz celulares que não têm uma microestrutura com partículas de pó substancialmente alongadas, conforme aqui descrito. Por exemplo, o núcleo de partícula e camadas de revestimento destes pós podem ser selecionados para proporcionar pós-compactos sinterizados adequados para uso como materiais projetados de alta resistência tendo uma resistência compressiva e resistência á cisalhamento comparáveis a vários outros materiais projetados, incluindo, carbono, aços inoxidáveis, aços ligas, mas que também têm uma baixa densidade comparável aos vários polímeros, elastômeros, cerâmicas porosas de baixa densidade, e materiais compostos. Como ainda outro exemplo, estes pós e materiais de pó compacto podem ser configurados para proporcionar uma degradação ou disposição selecionável e controlável em resposta a uma mudança em uma condição ambiental, tal como uma transição de uma taxa de dissolução muito baixa a uma taxa de dissolução muito rápida em resposta a uma mudança em uma propriedade ou condição de um furo de poço próximo a um artigo formado a partir do compacto, incluindo uma mudança de propriedade em um fluido de furo de poço que está em contato com o pó compacto. As características de degradação ou disposição selecionável e controlável descrevem também permitir a estabilidade dimensional e resistência de artigos, tais como ferramentas de furo de poço ou outros componentes, produzidos a partir destes materiais a serem mantidos até que eles não são mais necessários, em cujo tempo uma condição ambiental pré-determinada, tal como uma condição de furo de poço, incluindo temperatura do fluido do fundo de poço, pressão ou valor de pH, podem ser mudadas para promover sua remoção por dissolução rápida.

[0049] Estes materiais em pó revestidos e pó compactos e materiais projetados e artigos formados dos mesmos, bem como métodos de produção dos mesmos, são descritos adicionalmente abaixo.

[0050] Referindo-se às Figuras 1-5, um pó metálico 10 inclui uma pluralidade de partículas de pó revestidas metálicas 12. As partículas de pó 12 podem ser formadas para proporcionar um pó 10, incluindo pó de livre escoamento, que pode ser derramado ou, de outro modo, disposto em todas as maneiras de formas ou moldes (não mostradas) tendo todas as maneiras de formas e tamanhos, e que podem ser usados para formar pós-compactos precursores 100 (Figura 16) e pós- compactos 200 (Figuras 10-15), conforme aqui descrito, que podem ser usados como, ou para uso na produção, de vários artigos de produção, incluindo várias ferramentas e componentes de furo de poço.

[0051] Cada uma das partículas de pó revestidas metálicas 12 de pó 10 incluem um núcleo de partícula 14 e uma camada de revestimento metálica 16 disposta no núcleo de partícula 14. O núcleo de partícula 14 inclui um material de núcleo 18. O material de núcleo 18 pode incluir qualquer material adequado para formação do núcleo de partícula 14 que proporciona partícula de pó 12 que pode ser sinterizada para formar um pó compacto de alta resistência, de peso leve 200, tendo características de dissolução selecionáveis e controláveis. Materiais de núcleos adequados incluem metais eletroquimicamente ativos tendo um potencial de oxidação padrão maior do que ou igual àquele de Zn, incluindo como Mg, Al, Mn ou Zn, ou uma combinação dos mesmos. Estes metais eletroquimicamente ativos são muito reativos com um número de fluidos de furo de poço comuns, que podem ser seletivamente determinados ou pré-determinados pelo controle seletivamente do fluxo de fluidos dentro ou fora do furo de poço usando dispositivos de controle convencionais e métodos. Estes fluidos de furo de poço pré-determinados podem incluir água, várias soluções aquosas, incluindo uma solução de sal aquosa ou uma salmoura, ou vários ácidos, ou uma combinação dos mesmos. Os fluidos de furo de poço pré-determinados podem incluir qualquer número de fluidos iônicos ou fluidos altamente polares, tais como aqueles que contêm vários cloretos. Exemplos incluem fluidos compreendendo cloreto de potássio (KCl), ácido hidroclórico (HCl), cloreto de cálcio (CaCl2), brometo de cálcio (CaBr2), ou brometo de zinco (ZnBr2). O material de núcleo 18 pode também incluir outros metais que são menos eletroquimicamente ativos do que Zn ou materiais não metálicos, ou uma combinação dos mesmos. Materiais não metálicos adequados incluem cerâmicas, compostos, vidros ou carbono, ou uma combinação dos mesmos. O material de núcleo 18 pode ser selecionado para proporcionar uma alta taxa de dissolução em um fluido de furo de poço pré-determinado, mas pode também ser selecionado para proporcionar uma taxa de dissolução relativamente baixa, incluindo dissolução zero, onde a dissolução do material de nanomatriz faz com que o núcleo de partícula 14 seja rapidamente indeterminado e liberado a partir do compacto de partícula na interface com o fluido de furo de poço, tal que a taxa efetiva de dissolução de compactos de partícula produzidos usando núcleos de partícula 14 destes materiais de núcleo 18 é alta, mesmo embora o próprio material de núcleo 18 possa ter uma baixa taxa de dissolução, incluindo materiais de núcleo 20 que podem ser substancialmente insolúveis no fluido de furo de poço.

[0052] Com relação aos metais eletroquimicamente ativos como materiais de núcleo 18, incluindo Mg, Al, Mn ou Zn, estes metais podem ser usados como metais puros, ou em qualquer combinação entre si, incluindo várias combinações de liga destes materiais, incluindo ligas binárias, terciárias, ou quaternárias destes materiais. Estas combinações podem também incluir compostos destes materiais. Adicionalmente, em adição às combinações entre si, os materiais de núcleo de Mg, Al, Mn ou Zn 18 podem também incluir outros constituintes, incluindo várias adições de liga, para alterar uma ou mais propriedades dos núcleos de partícula 14, tal como por aperfeiçoamento da resistência, abaixamento da densidade, ou alteração das características de dissolução do material de núcleo 18.

[0053] Entre estes metais eletroquimicamente ativos, Mg, ou como um metal puro, ou uma liga, ou um material composto, é particularmente útil, devido a sua baixa densidade, e capacidade de formar ligas de alta resistência, bem como seu alto grau de atividade eletromecânica, visto que eles tem um potencial de oxidação padrão mais alto do que Al, Mn ou Zn. As ligas de Mg incluem todas as ligas que têm Mg como um constituinte de liga. As ligas de Mg que combinam outros metais eletroquimicamente ativos, conforme aqui descrito, como constituintes de liga, são particularmente úteis, incluindo ligas binárias de Mg-Zn, MgAl e Mg-Mn, bem como ligas terciárias de Mg-Zn-Y e Mg-Al-X, onde X inclui Zn, Mn, Si, Ca ou Y, ou uma combinação dos mesmos. Estas ligas de Mg-Al-X podem incluir, por peso, até cerca de 85% de Mg, até cerca de 15% de Al, e até cerca de 5% de X. O núcleo de partícula 14 e material de núcleo 18, e particularmente metais eletroquimicamente ativos incluindo Mg, Al, Mn ou Zn, ou combinações dos mesmos, podem também incluir um elemento de terra rara ou combinação de elementos de terra rara. Conforme aqui usado, elementos de terra rara incluem Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd ou Er, ou uma combinação de elementos de terra rara. Onde presente, um elemento de terra rara ou combinação de elementos de terra rara podem estar presentes, por peso, em uma quantidade de cerca de 5%, ou menos.

[0054] O núcleo de partícula 14 e material de núcleo 18 têm uma temperatura de fusão (TP). Conforme aqui usado, TP inclui a temperatura mais baixa em que fusão incipiente ou liquefação, ou outras formas de fusão parcial, ocorrem dentro do material de núcleo 18, indiferente de se o material de núcleo 18 compreende um metal puro, uma liga com fase múltipla tendo temperaturas de fusão diferentes, ou um composto de materiais tendo temperaturas de fusão diferentes.

[0055] Os núcleos de partícula 14 podem ter qualquer tamanho de partícula adequado, ou faixas de tamanho de partícula, ou distribuição de tamanhos de partícula. Por exemplo, os núcleos de partícula 14 podem ser selecionados para proporcionar um tamanho de partícula médio que é representado por uma distribuição normal ou unimodal do tipo Gaussiana ao redor de uma média, conforme ilustrado geralmente na Figura 1. Em outro exemplo, os núcleos de partícula 14 podem ser selecionados ou misturados para proporcionar uma distribuição multimodal de tamanhos de partícula, incluindo uma pluralidade de tamanhos médios de núcleo de partícula, tais como, por exemplo, uma distribuição bimodal homogênea de tamanhos de partícula médios, conforme ilustrado geralmente e esquematicamente na Figura 6. A seleção da distribuição de tamanho de núcleo de partícula pode ser usada para determinar, por exemplo, o tamanho de partícula e espaçamento interpartícula 15 das partículas 12 de pó 10. Em uma concretização exemplar, os núcleos de partícula 14 podem ter uma distribuição unimodal e um diâmetro de partícula médio de cerca de 5 μm a cerca de 300 μm, mais particularmente cerca de 80 μm a cerca de 120 μm, e, ainda mais particularmente, cerca de 100 μm. Em outra concretização exemplar, que pode incluir uma distribuição multimodal de tamanhos de partícula, os núcleos de partícula 14 podem ter diâmetros de partícula médios de cerca de 50 nm a cerca de 500 μm, mais particularmente cerca de 500 nm a cerca de 300 μm, e, ainda mais particularmente, cerca de 5 μm a cerca de 300 μm.

[0056] Os núcleos de partícula 14 podem ter qualquer forma de partícula adequada, incluindo qualquer forma geométrica regular ou irregular, ou combinação destas. Em uma concretização exemplar, os núcleos de partícula 14 são partículas de metal eletroquimicamente ativas substancialmente esferoidais. Em outra concretização exemplar, os núcleos de partícula 14 são partículas de cerâmica de forma substancialmente irregulares. Em ainda outra concretização exemplar, os núcleos de partícula 14 são carbono, ou outras estruturas de nano tubo, ou microesferas de vidro vazadas.

[0057] Cada uma das partículas de pó revestidas metálicas 12 de pó 10 também inclui uma camada de revestimento metálica 16 que é disposta no núcleo de partícula 14. A camada de revestimento metálica 16 inclui um material de revestimento metálico 20. O material de revestimento metálico 20 dá às partículas de pó 12 e pó 10 sua natureza metálica. A camada de revestimento metálica 16 é uma camada de revestimento de nano escala. Em uma concretização exemplar, a camada de revestimento metálica 16 pode ter uma espessura de cerca de 25 nm a cerca de 2500 nm. A espessura da camada de revestimento metálica 16 pode variar sobre a superfície do núcleo de partícula 14, mas preferivelmente terá uma espessura substancialmente uniforme sobre a superfície do núcleo de partícula 14. A camada de revestimento metálica 16 pode incluir uma camada única, conforme ilustrado na Figura 2, ou uma pluralidade de camadas como uma estrutura de revestimento de multicamada, conforme ilustrado nas Figuras 3-5 para até quatro camadas. Em um revestimento de camada única, ou em cada uma das camadas de um revestimento de multicamada, a camada de revestimento metálica 16 pode incluir um elemento ou composto químico de constituinte único, ou pode incluir uma pluralidade de elementos ou compostos químicos. Onde uma camada inclui uma pluralidade de constituintes ou compostos químicos, eles podem ter todas as maneiras de distribuições homogêneas ou heterogêneas, incluindo uma distribuição homogênea ou heterogênea de fases metalúrgicas. Isto pode incluir uma distribuição graduada onde as quantidades relativas dos constituintes ou compostos químicos variam de acordo com perfis de constituinte respectivos através da espessura da camada. Em ambas a camada única e revestimento de multicamadas 16, cada uma das respectivas camadas, ou combinações das mesmas, podem ser usadas para proporcionar uma propriedade pré-determinada à partícula de pó 12 ou um pó compacto sinterizado formado a partir das mesmas. Por exemplo, a propriedade pré-determinada pode incluir a resistência de ligação da ligação metalúrgica entre o núcleo de partícula 14 e o material de revestimento 20; as características de interdifusão entre o núcleo de partícula 14 e camada de revestimento metálica 16, incluindo qualquer interdifusão entre as camadas de uma camada de revestimento de multicamada 16; as características de interdifusão entre as várias camadas de uma camada de revestimento de multicamada 16; as características de interdifusão entre a camada de revestimento metálica 16 de uma partícula de pó e aquela de uma partícula de pó adjacente 12; a resistência de ligação da ligação metalúrgica entre as camadas de revestimento metálicas de partículas de pó sinterizado adjacentes 12, incluindo as camadas mais externas de camadas de revestimento de multicamada; e a atividade eletroquímica da camada de revestimento 16.

[0058] A camada de revestimento metálica 16 e material de revestimento 20 têm uma temperatura de fusão (TC). Conforme aqui usado, TC inclui a temperatura mais baixa na qual fusão incipiente ou liquefação, ou outras formas de fusão parcial, ocorrem no interior do material de revestimento 20, indiferente de se o material de revestimento 20 compreende um metal puro, uma liga com fases múltiplas, cada um tendo temperaturas de fusão diferentes, ou um composto, incluindo um composto compreendendo uma pluralidade de camadas de material de revestimento tendo temperaturas de fusão diferentes.

[0059] O material de revestimento metálico 20 pode incluir qualquer material de revestimento metálico adequado 20 que proporciona uma superfície externa 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 superfície externa sinterizável 21. Em pós 10 que também incluem segundas ou adicionais (revestidas ou não revestidas) partículas 32, conforme aqui descrito, a superfície externa sinterizável 21 da camada de revestimento metálica 16 é também configurada para ser sinterizada a uma superfície externa sinterizável 21 de segundas partículas 32. Em uma concretização exemplar, as partículas de pó 12 são sinterizáveis a uma temperatura de sinterização pré-determinada (TS) que é uma função do material de núcleo 18 e material de revestimento 20, tal que a sinterização do pó compacto 200 é efetuada totalmente no estado sólido, e onde TS é menor do que TP e TC. A sinterização do estado sólido limita as interações de núcleo de partícula 14/camada de revestimento metálica 16 à processos de difusão de estado sólido e fenômeno de transporte metalúrgico, e limita o crescimento de, e proporciona controle sobre a interface resultante entre os mesmos. Em contraste, por exemplo, a introdução de sinterização de fase líquida proporcionaria rápida interdifusão dos materiais de núcleo de partícula 14/camada de revestimento metálica 16, e torna difícil limitar o crescimento de, e proporcionar controle sobre a interface resultante entre os mesmos, e, desse modo, interfere com a formação da microestrutura desejável de compacto de partícula 200, conforme aqui descrito.

[0060] Em uma concretização exemplar, o material de núcleo 18 será selecionado para proporcionar uma composição química de núcleo, e o material de revestimento 20 será selecionado para proporcionar uma composição química de revestimento, e estas composições químicas também serão selecionadas para diferirem entre si. Em outra concretização exemplar, o material de núcleo 18 será selecionado para proporcionar uma composição química de núcleo, e o material de revestimento 20 será selecionado para proporcionar uma composição química de revestimento, e estas composições químicas serão também selecionadas para diferirem entre si em sua interface. As diferenças nas composições químicas de material de revestimento 20 e material de núcleo 18 podem ser selecionadas para proporcionar taxas de dissolução diferentes, e dissolução selecionável e controlável de pós- compactos 200 que incorporam os mesmos, tornando-os selecionavelmente e controlavelmente dissolvíveis. Isto inclui taxas de dissolução que diferem em resposta a uma condição mudada no furto de poço, incluindo uma mudança indireta ou direta em um fluido de furo de poço. Em uma concretização exemplar, um pó compacto 200 formado de pó 10 tendo composições químicas de material de núcleo 18 e material de revestimento 20 que tornam compacto 200 é selecionavelmente dissolvível em um fluido de furo de poço em resposta a uma condição de furo de poço mudada que inclui uma mudança na temperatura, mudança na pressão, mudança de taxa de fluxo, mudança no pH, ou mudança na composição química do fluido de furo de poço, ou uma combinação destas. A resposta de dissolução selecionável à condição mudada pode resultar de reações químicas atuais ou processos que promovem taxas de dissolução diferentes, mas também envolvem mudanças na resposta de dissolução que são associadas com reações físicas ou processos, tais como mudanças na pressão ou taxa de fluxo do fluido de furo de poço.

[0061] Em uma concretização exemplar de um pó 10, o núcleo de partícula 14 inclui Mg, Al, Mn ou Zn, ou uma combinação dos mesmos, como material de núcleo 18, e, mais particularmente, pode incluir Mg puro e ligas de Mg, 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 a carbeto, intermetálico, ou um ceramal dos mesmos, ou uma combinação de qualquer dos materiais antes mencionados como material de revestimento 20.

[0062] Em outra concretização exemplar de pó 10, o núcleo de partícula 14 inclui Mg, Al, Mn ou Zn, ou uma combinação dos mesmos, como material de núcleo 18, e, mais particularmente, pode incluir Mg puro e ligas de Mg, e a camada de revestimento metálica 16 inclui uma camada única de Al ou Ni, ou uma combinação dos mesmos, como material de revestimento 20, conforme ilustrado na Figura 2. Onde a camada de revestimento metálica 16 inclui uma combinação de dois ou mais constituintes, tais como Al e Ni, a combinação pode incluir várias estruturas codepositadas graduadas destes materiais onde a quantidade de cada constituinte, e, consequentemente, a composição da camada, varia através da espessura da camada, conforme também ilustrado na Figura 2.

[0063] Em ainda outra concretização exemplar, o núcleo de partícula 14 inclui Mg, Al, Mn ou Zn, ou uma combinação dos mesmos, como material de núcleo 18, e, mais particularmente, pode incluir Mg puro e ligas de Mg, e a camada de revestimento 16 inclui duas camadas como material de núcleo 20, conforme ilustrado na Figura 3. A primeira camada 22 é disposta na superfície do núcleo de partícula 14, e inclui Al ou Ni, ou uma combinação dos mesmos, conforme aqui descrito. A segunda camada 24 é disposta na superfície da primeira camada, e inclui Al, Zn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou uma combinação dos mesmos, e a primeira camada tem uma composição química que é diferente de a composição química da segunda camada. Em geral, a primeira camada 22 será selecionada para proporcionar uma ligação metalúrgica forte ao núcleo de partícula 14, e para limitar a interdifusão entre o núcleo de partícula 14 e a camada de revestimento 16, particularmente primeira camada 22. A segunda camada 24 pode ser selecionada para aumentar a resistência da camada de revestimento metálica 16, ou proporcionar uma ligação metalúrgica forte, e promover sinterização com a segunda camada 24 de partículas de pó adjacentes 12, ou ambas. Em uma concretização exemplar, as respectivas camadas de camada de revestimento metálica 16 podem ser selecionadas para promover a dissolução seletiva e controlável da camada de revestimento 16 em resposta a uma mudança na propriedade do furo de poço, incluindo o fluido de furo de poço, conforme aqui descrito. Contudo, isto é somente exemplar e será apreciado que outro critério de seleção para as várias camadas pode também ser empregado. Por exemplo, qualquer das respectivas 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 de poço, incluindo o fluido de furo de poço, conforme aqui descrito. Concretização exemplares de camadas de revestimento metálicas de duas camadas 16 para uso em núcleos de partículas 14 compreendendo Mg incluem primeira/segunda combinações de camada compreendendo Al/Ni e Al/W.

[0064] Em ainda outra concretização, o núcleo de partícula 14 inclui Mg, Al, Mn ou Zn, ou uma combinação dos mesmos, como material de núcleo 18, e, mais particularmente, pode incluir Mg puro e ligas de Mg, e a camada de revestimento 16 inclui três camadas, conforme ilustrado na Figura 4. A primeira camada 22 é disposta no núcleo de partícula 14, e pode incluir Al ou Ni, ou uma combinação dos mesmos. A segunda camada 24 é disposta na primeira camada 22, e pode incluir Al, Zn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, nitreto, carbeto, intermetálico, ou ceramal dos mesmos, ou uma combinação de qualquer dos materiais da segunda camada antes mencionados. A terceira camada 26 é disposta na segunda camada 24, e pode incluir Al, Mn, Fe, Co, Ni, ou uma combinação dos mesmos. Em uma configuração de três camadas, a composição de camadas adjacentes é diferente, tal que a primeira camada tem uma composição química que é diferente de a segunda camada, e a segunda camada tem uma composição química que é diferente de a terceira camada. Em uma concretização exemplar, a primeira camada 22 pode ser selecionada para proporcionar uma ligação metalúrgica forte ao núcleo de partícula 14, e para limitar a interdifusão entre o núcleo de partícula 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 núcleo de partícula 14, ou a primeira camada 22 e terceira camada ou externa 26, ou para promover adesão a uma ligação metalúrgica forte entre a terceira camada 26 e a primeira camada 22, ou qualquer combinação das mesmas. A terceira camada 26 pode ser selecionada para proporcionar uma ligação metalúrgica forte e promover sinterização com a terceira camada 26 de partículas de pó adjacentes 12. Contudo, isto é somente exemplar, e será apreciado que outro critério de seleção para as várias camadas pode também ser empregado. Por exemplo, qualquer das respectivas 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 de poço, incluindo o fluido de furo de poço, conforme aqui descrito. Uma concretização exemplar de uma camada de revestimento de três camadas para uso nos núcleos de partículas compreendendo Mg inclui combinações de primeira/segunda/terceira camadas compreendendo Al/Al2O3/Al.

[0065] Em ainda outra concretização, o núcleo de partícula 14 inclui Mg, Al, Mn ou Zn, ou uma combinação dos mesmos, como material de núcleo 18, e, mais particularmente, pode incluir Mg puro e ligas de Mg, e a camada de revestimento 16 inclui quatro camadas, conforme ilustrado na Figura 5. Na configuração de quatro camadas, a primeira camada 22 pode incluir Al ou Ni, ou uma combinação dos mesmos, conforme aqui descrito. A segunda camada 24 pode incluir Al, Zn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, nitreto, carbeto, intermetálico, ou ceramal dos mesmos, ou uma combinação dos materiais da segunda camada antes mencionados. A terceira camada 26 pode também incluir Al, Zn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, nitreto, carbeto, intermetálico, ou ceramal dos mesmos, ou uma combinação de qualquer dos materiais da terceira camada antes mencionados. A quarta camada 28 pode incluir Al, Mn, Fe, Co, Ni, ou uma combinação dos mesmos. Em uma configuração de quatro camadas, a composição química de camadas adjacentes é diferente, tal que a composição química da primeira camada 22 é diferente de a composição química da segunda camada 24, a composição química da segunda camada 24 é diferente de a composição química da terceira camada 26, e a composição química da terceira camada 26 é diferente de a composição química da quarta camada 28. Em uma concretização exemplar, a seleção das várias camadas será similar àquela descrita para a configuração de três camadas acima com relação às camadas interna (primeira) e externa (quarta), com as segunda e terceira camadas disponíveis para proporcionar adesão de intercamada intensificada, resistência da camada de revestimento metálica total 16, difusão de intercamada limitada, ou dissolução selecionável e controlável, ou uma combinação destas. Contudo, isto é somente exemplar, e será apreciado que outro critério de seleção para as várias camadas pode também ser empregado. Por exemplo, qualquer das respectivas 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 de poço, incluindo o fluido de furo de poço, conforme aqui descrito.

[0066] A espessura das várias camadas em configurações de multicamada pode ser repartida entre as várias camadas em qualquer maneira, considerando-se que a soma das espessuras da camada proporciona uma camada de revestimento de nano escala 16, incluindo espessuras de camada, conforme aqui descrito. Em uma concretização, a primeira camada 22 e a camada externa (24, 26, ou 28 dependendo do número de camadas) podem ser mais espessas do que outras camadas, onde presentes, devido ao desejo de proporcionar material suficiente para promover a ligação desejada da primeira camada 22 com o núcleo de partícula 14, ou a ligação das camadas externas de partículas de pó adjacentes 12, durante sinterização de pó compacto 200.

[0067] O pó 10 pode também incluir um adicional ou segundo pó 30 interesperso na pluralidade de partículas de pó 12, conforme ilustrado na Figura 7. Em uma concretização exemplar, o segundo pó 30 inclui uma pluralidade de segundas partículas de pó 32. Estas segundas partículas de pó 32 podem ser selecionadas para mudar uma propriedade física, química, mecânica, ou outra propriedade de um compacto de partícula de pó 200 formado de pó 10 e segundo pó 30, ou uma combinação de tais propriedades. Em uma concretização exemplar, a mudança de propriedade pode incluir um aumento na resistência compressiva de compacto de pó 200 formado de pó 10 e segundo pó 30. Em outra concretização exemplar, o segundo pó 30 pode ser selecionado para promover a dissolução seletiva e controlável em compacto de partícula 200 formado de pó 10 e segundo pó 30 em resposta a uma mudança em uma propriedade do furo de poço, incluindo o fluido de furo de poço, conforme aqui descrito. As segundas partículas de pó 32 podem ser não revestidas ou revestidas com uma camada de revestimento metálica 36. Quando revestidas, incluindo a camada única ou revestimentos de multicamada, a camada de revestimento 36 das segundas partículas de pó 32 pode compreender o mesmo material de revestimento 40 como material de revestimento 20 de partículas de pó 12, ou o material de revestimento 40 pode ser diferente. As segundas partículas de pó 32 (não revestidas), ou núcleos de partícula 34, podem incluir qualquer material adequado para proporcionar o benefício desejado, incluindo quaisquer metais. Em uma concretização exemplar, quando partículas de pó revestidas 12 compreendendo Mg, Al, Mn ou Zn, ou uma combinação dos mesmos, são empregadas, segundas partículas de pó adequadas 32 podem incluir Ni, W, Cu, Co ou Fe, ou uma combinação dos mesmos. Desde que as segundas partículas de pó 32 também serão configuradas para sinterização de estado sólido em partículas de pó 12 na temperatura de sinterização pré-determinada (TS), os núcleos de partícula 34 terão uma temperatura de fusão TAP, e quaisquer camadas de revestimento 36 terão uma segunda temperatura de fusão TAC, onde TS é menor do que TAP e TAC. Será também apreciado que o segundo pó 30 não é limitado a um tipo de partícula de pó adicional 32 (isto é, uma segunda partícula de pó), mas pode incluir uma pluralidade de partículas de pó adicionais 32 (isto é, segundo, terceiro, quarto, etc. tipos de partículas de pó adicionais 32) em qualquer número.

[0068] Referindo-se à Figura 8, uma concretização exemplar de um método 300 de produção de um pó metálico 10 é revelado. O método 300 inclui formação 310 de uma pluralidade de núcleos de partícula 14, conforme aqui descrito. O método 300 também inclui deposição 320 de uma camada de revestimento metálica 16 em cada um da pluralidade de núcleos de partícula 14. A deposição 320 é o processo pelo qual a camada de revestimento 16 é disposta no núcleo de partícula 14, conforme aqui descrito.

[0069] A formação 310 dos núcleos de partícula 14 pode ser realizada por qualquer método adequado para formação de uma pluralidade de núcleos de partícula 14 do material de núcleo 18 desejado, que compreende essencialmente métodos de formação de pó de material de núcleo 18. Métodos de formação de pó adequados incluem métodos mecânicos; incluindo usinagem, moagem, impactação e outros métodos mecânicos para formação do pó de metal; métodos químicos, incluindo decomposição química, precipitação de um líquido ou gás, síntese reativa de solido sólido, e outros métodos de formação de pó químicos; métodos de atomização, incluindo atomização de gás, atomização de líquido e água, atomização centrífuga, atomização de plasma, e outros métodos de atomização para formação de um pó; e vários métodos de evaporação e condensação. Em uma concretização exemplar, os núcleos de partícula 14 compreendendo Mg podem ser fabricados usando um método de atomização, tal como formação de pulverização á vácuo, ou formação de pulverização de gás inerte.

[0070] A deposição 320 de camadas de revestimento metálicas 16 na pluralidade de núcleos de partícula 14 pode ser realizada usando qualquer método de deposição adequado, incluindo vários métodos de deposição de película delgada, tais como, por exemplo, métodos de deposição de vapor químico, e métodos de deposição de vapor físico. Em uma concretização exemplar, a deposição 320 de camadas de revestimento metálicas 16 é realizada usando deposição de vapor químico de leito fluidizado (FBCVD). A deposição 320 das camadas de revestimento metálicas 16 por FBCVD inclui escoamento de um fluido reativo como um meio de revestimento que inclui o material de revestimento metálico desejado 20 através de um leito de núcleos de partícula 14 fluidizado em um vaso de reator sob condições adequadas, incluindo condições de temperatura, pressão e taxa de fluxo e similares, suficientes para induzir uma reação química do meio de revestimento para produzir o material de revestimento metálico desejado 20, e inclui sua deposição na superfície dos núcleos de partícula 14 para formar partículas de pó revestidas 12. O fluido reativo selecionado dependerá do material de revestimento metálico 20 desejado, e tipicamente compreenderá um composto organometálico que inclui o material metálico a ser depositado, tal como tetracarbonil níquel (Ni(CO)4), hexafluoreto de tungstênio (WF6), e trietil alumínio (C6H15Al), que é transportado em um fluido transportador, tais como gás hélio ou argônio. O fluido reativo, incluindo o fluido transportador, faz com que pelo menos uma porção da pluralidade de núcleos de partícula 14 seja suspensa no fluido, capacitando, desse modo, a superfície total dos núcleos de partícula suspensos 14 a serem expostas ao fluido reativo, incluindo, por exemplo, um constituinte organometálico desejado, e capacitando a deposição de material de revestimento metálico 20 e da camada de revestimento 16 sobre as superfícies totais dos núcleos de partícula 14, tal que eles tornam-se encerrados, formando partículas revestidas 12 tendo camadas de revestimento metálicas 16, conforme aqui descrito. Conforme também aqui descrito, cada camada de revestimento metálica 16 pode incluir uma pluralidade de camadas de revestimento. O material de revestimento 20 pode ser depositado em camadas múltiplas para formar uma camada de revestimento metálica multicamada 16 por repetição da etapa de deposição 320 descrita acima, e mudando 330 o fluido reativo para proporcionar o material de revestimento metálico desejado 20 para cada camada subsequente, onde cada camada subsequente é depositada na superfície externa dos núcleos de partícula 14 que já incluem qualquer camada de revestimento previamente depositada, ou camadas que compõem a camada de revestimento metálica 16. Os materiais de revestimento metálicos 20 das respectivas camadas (por exemplo, 22, 24, 26, 28, etc.) podem ser diferentes entre si, e as diferenças podem ser providas por utilização de meios reativos diferentes que são configurados para produzir as camadas de revestimento metálicas desejadas 16 nos núcleos de partícula 14 no reator de leito fluidizado.

[0071] Conforme ilustrado nas Figuras 1 e 9, o núcleo de partícula 14 e material de núcleo 18, e a camada de revestimento metálica 16 e o material de revestimento 20, podem ser selecionados para proporcionar partículas de pó 12 e um pó 10 que é configurado por compactação e sinterização para proporcionar um pó compacto 200 que é de alta resistência, de peso leve (isto é, tendo uma densidade relativamente baixa), e é selecionavelmente e controlavelmente removível de um furo de poço em resposta a uma mudança em uma propriedade do furo de poço, incluindo sendo selecionavelmente e controlavelmente dissolvível em um fluido de furo de poço apropriado, incluindo vários fluidos de furo de poço, conforme aqui revelado. O pó compacto 200 inclui uma nanomatriz celular substancialmente contínua 216 de um material de nanomatriz 220 tendo uma pluralidade de partículas dispersas 214 dispersas através de toda a nanomatriz celular 216. A nanomatriz celular substancialmente contínua 216 e material de nanomatriz 220 formados de camadas de revestimento metálicas sinterizadas 16 é formada pela compactação e sinterização da pluralidade de camadas de revestimento metálicas 16 da pluralidade de partículas de pó 12. A composição química de material de nanomatriz 220 pode ser diferente de aquela do material de revestimento 20 devido aos efeitos de difusão associados com a sinterização, conforme aqui descrito. O metal em pó compacto 200 também inclui uma pluralidade de partículas dispersas 214 que compreendem material de núcleo de partícula 218. Os núcleos de partícula dispersos 214 e o material de núcleo 218 correspondem a e são formados a partir da pluralidade de núcleos de partícula 14 e o material de núcleo 18 da pluralidade de partículas de pó 12 conforme as camadas de revestimento metálicas 16 são sinterizadas juntas para formar a nanomatrix 216. A composição química de material de núcleo 218 pode ser diferente de aquela do material de núcleo 18 devido aos efeitos de difusão associados com sinterização, conforme aqui descrito.

[0072] Conforme aqui usado, o uso do termo nanomatriz celular substancialmente contínua 216 não conota o maior constituinte do pó compacto, mas preferivelmente se refere à minoria de constituinte ou constituintes, se por peso ou por volume. Isto é distinguido de muitos materiais compostos de matriz onde a matriz compreende a maioria de constituinte por peso ou volume. O uso do termo nanomatriz celular substancialmente contínua é pretendido para descrever a natureza extensiva, regular, contínua e interligada da distribuição de material de nanomatriz 220 no interior do pó compacto 200. Conforme aqui usado, "substancialmente contínua" descreve a extensão do material de nanomatriz através de todo o pó compacto 200 tal que ele se estende entre e envolve substancialmente todas das partículas dispersas 214. Substancialmente contínua é usada para indicar que continuidade completa e ordem regular da nanomatrix ao redor de cada partícula dispersa 214 não são requeridas. Por exemplo, defeitos na camada de revestimento 16 sobre o núcleo de partícula 14 em algumas partículas de pó 12 podem causar ligação dos núcleos de partícula 14 durante sinterização do pó compacto 200, fazendo com que, desse modo, descontinuidades localizadas resultem no interior da nanomatriz celular 216, mesmo embora nas outras porções do pó compacto, a nanomatrix é substancialmente contínua e exibe a estrutura aqui descrita. Conforme aqui usado, "celular" é usado para indicar que a nanomatrix define uma rede de compartimentos interligados, de geralmente repetição, ou células de material de nanomatriz 220 que envolvem e também interligam as partículas dispersas 214. Conforme aqui usado, "nanomatrix" é usada para descrever o tamanho e escala da matriz, particularmente a espessura da matriz entre partículas dispersas adjacentes 214. As camadas de revestimento metálicas que são sinterizadas juntas para formar a nanomatrix são camadas de revestimento de espessura de nano escala. Desde que a nanomatrix em muitas localizações, outras do que a interseção de mais do que duas partículas dispersas 214, geralmente compreendem a interdifusão e ligação de duas camadas de revestimento 16 de partículas de pó adjacentes 12 tendo espessuras de nano escala, a matriz formada também tem uma espessura de nano escala (por exemplo, aproximadamente duas vezes a espessura da camada de revestimento, conforme aqui descrito), e é, desse modo, descrita como uma nanomatrix. Adicionalmente, o uso do termo partículas dispersas 214 não conota o constituinte menor de pó compacto 200, mas preferivelmente se refere a maioria de constituinte ou constituintes, se por peso ou por volume. O uso do termo partícula dispersa é pretendido para transportar a distribuição descontínua e discreta de material de núcleo de partícula 218 no interior do pó compacto 200.

[0073] O pó compacto 200 pode ter qualquer forma ou tamanho desejado, incluindo aquele de um lingote cilíndrico ou barra que pode ser usinada ou, de outro modo, usada para formar artigos úteis de manufatura, incluindo várias ferramentas e componentes de furo de poço. A prensagem usada para formar pó compacto precursor 100 e processos de sinterização e prensagem usados para formar pó compacto 200 e deformar as partículas de pó 12, incluindo núcleos de partícula 14 e camadas de revestimento 16, para proporcionar a densidade total e forma e tamanho macroscópicos desejados de pó compacto 200, bem como sua microestrutura. A microestrutura de pó compacto 200 inclui uma configuração equiaxiada de partículas dispersas 214 que são dispersas através de toda e embutidas no interior da nanomatriz celular substancialmente contínua 216 das camadas de revestimento sinterizadas. Esta microestrutura é um tanto análoga a uma microestrutura de grão equiaxiada com uma fase limítrofe de grão contínua, exceto que ela não requer o uso de constituintes de liga tendo propriedades de equilíbrio de fase termodinâmica que são capazes de produzirem tal estrutura. Preferivelmente, esta estrutura dispersa de partícula equiaxiada e nanomatriz celular 216 de camadas de revestimento metálicas sinterizadas 16 podem ser produzidas usando constituintes onde condições de equilíbrio de fase termodinâmica não produziriam uma estrutura equiaxiada. A morfologia equiaxiada das partículas dispersas 214 e rede celular 216 de camadas de partícula resultam de sinterização e deformação das partículas de pó 12 conforme elas são compactadas e interdifundidas, e deforman para encher os espaços interpartícula 15 (Figura 1). As temperaturas de sinterização e pressões podem ser selecionadas para assegurar que a densidade de pó compacto 200 alcança substancialmente a densidade teórica total.

[0074] Em uma concretização exemplar conforme ilustrado nas Figuras 1 e 9, partículas dispersas 214 são formadas de núcleos de partícula 14 dispersos na nanomatriz celular 216 de camadas de revestimento metálicas sinterizadas 16, e a nanomatrix 216 inclui uma ligação metalúrgica de estado sólido 217 ou camada de ligação 219, conforme ilustrado esquematicamente na Figura 10, estendendo-se entre as partículas dispersas 214 através de toda a nanomatriz celular 216 que é formada a uma temperatura de sinterização (TS), onde TS é menor do que TC e TP. Conforme indicado, a ligação metalúrgica de estado sólido 217 é formada no estado sólido por interdifusão de estado sólido entre as camadas de revestimento 16 de partículas de pó adjacentes 12 que são comprimidas em contato de toque durante os processos de compactação e de sinterização usados para formar pó compacto 200, conforme aqui descrito. Como tal, as camadas de revestimento sinterizadas 16 de nanomatriz celular 216 incluem uma camada de ligação de estado sólido 219 que tem uma espessura (t) definida pela extensão da interdifusão do material de revestimentos 20 das camadas de revestimento 16, que, por sua vez, serão definidas pela natureza das camadas de revestimento 16, incluindo se elas são camadas de revestimento únicas ou de multicamada, se elas foram selecionadas para promover ou limitar tal interdifusão, e outros fatores, conforme aqui descrito, bem como as condições de sinterização e compactação, incluindo o tempo de sinterização, temperatura e pressão usados para formar um pó compacto 200.

[0075] A medida que a nanomatrix 216 é formada, incluindo ligação 217 e camada de ligação 219, a composição química ou distribuição de fase, ou ambas, das camadas de revestimento metálicas 16, podem mudar. A nanomatrix 216 também tem uma temperatura de fusão (TM). Conforme aqui usado, TM inclui a temperatura mais baixa na qual fusão incipiente ou liquefação, ou outras formas de fusão parcial, ocorrerão no interior da nanomatrix 216, indiferente de se o material de nanomatriz 220 compreende um metal puro, uma liga com fases múltiplas, cada uma tendo temperaturas de fusão diferentes ou um composto, incluindo um composto compreendendo uma pluralidade de camadas de vários materiais de revestimento tendo temperaturas de fusão diferentes, ou uma combinação dos mesmos, ou, de outro modo. A medida que as partículas dispersas 214 e material de núcleo de partículas 218 são formadas em conjunto com a nanomatrix 216, a difusão de constituintes de camadas de revestimento metálicas 16 no interior dos núcleos de partícula 14 é também possível, que pode resultar em mudanças na composição química ou distribuição de fase, ou ambas, dos núcleos de partícula 14. Como um resultado, as partículas dispersas 214 e materiais de núcleos de partícula 218 podem ter uma temperatura de fusão (TDP) que é diferente de TP. Conforme aqui usado, TDP inclui a temperatura mais baixa na qual fusão incipiente ou liquefação, ou outras formas de fusão parcial, ocorrerão no interior das partículas dispersas 214, indiferente de se material de núcleo de partícula 218 compreende um metal puro, uma liga com fases múltiplas, cada uma tendo temperaturas de fusão diferentes ou um composto, ou de outro modo. Em uma concretização, pó compacto 200 é formado a uma temperatura de sinterização (TS), onde TS é menor do que TC,TP, TM e TDP, e a sinterização é realizada totalmente no estado sólido, resultando em uma camada de ligação de estado sólido. Em outra concretização exemplar, o pó compacto 200 é formado a uma temperatura de sinterização (TS), onde TS é maior do que ou igual a um ou mais de TC,TP, TM ou TDP, e a sinterização inclui fusão limitada ou parcial no interior do pó compacto 200, conforme aqui descrito, e adicionalmente inclui sinterização de estado líquido ou de fase líquida, resultando em uma camada de ligação que é pelo menos parcialmente fundida e resolidificada. Nesta concretização, a combinação de uma pré-determinada TS e um pré- determinado tempo de sinterização (tS) será selecionada para preservar a microestrutura desejada que inclui a nanomatriz celular 216 e partículas dispersas 214. Por exemplo, liquefação localizada ou fusão pode ser permitida ocorrer, por exemplo, dentro de toda ou uma porção de nanomatrix 216, considerando-se que a morfologia da nanomatriz celular 216/partícula dispersa 214 é preservada, tal como por seleção de núcleos de partícula 14, TS e tS que não proporcionam fusão completa de núcleos de partícula. Similarmente, liquefação localizada pode ser permitida ocorrer, por exemplo, dentro de toda ou uma porção das partículas dispersas 214, considerando-se que a morfologia da nanomatriz celular 216/partícula dispersa 214 é preservada, tal como por seleção das camadas de revestimento metálicas 16, TS e tS que não proporcionam fusão completa da camada de revestimento ou camadas 16. A fusão das camadas de revestimento metálicas 16 pode, por exemplo, ocorrer durante sinterização ao longo da interface da camada metálica 16/núcleo de partícula 14, ou ao longo da interface entre camadas adjacentes de camadas de revestimento de multicamada 16. Será apreciado que combinações de TS e tS que excedem os valores pré-determinados podem resultar em outras microestruturas, tal como uma fusão de equilíbrio/microestrutura de resolidificação se, por exemplo, ambas a nanomatrix 216 (isto é, combinação de camadas de revestimento metálicas 16) e partículas dispersas 214 (isto é, os núcleos de partícula 14) são fundidas, permitindo, desse modo, rápida interdifusão destes materiais.

[0076] As partículas dispersas 214 podem compreender quaisquer dos materiais aqui descritos para núcleos de partícula 14, mesmo embora a composição química de partículas dispersas 214 possa ser diferente devido aos efeitos de difusão, conforme aqui descrito. Em uma concretização exemplar, as partículas dispersas 214 são formadas de núcleos de partícula 14 compreendendo materiais tendo um potencial de oxidação padrão maior do que, ou igual a Zn, incluindo Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação dos mesmos, podem incluir várias ligas binárias, terciárias e quaternárias, ou outras combinações destes constituintes, conforme aqui revelado, em conjunto com os núcleos de partícula 14. Destes materiais, aqueles tendo partículas dispersas 214 compreendendo Mg e a nanomatrix 216 formada a partir dos materiais de revestimento metálicos 16 aqui descritos são particularmente úteis. As partículas dispersas 214 e material de núcleo de partícula 218 de Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação dos mesmos, podem também incluir um elemento de terra rara, ou uma combinação de elementos de terra rara, conforme aqui revelado, em conjunto com núcleos de partícula 14.

[0077] Em outra concretização exemplar, as partículas dispersas 214 são formadas de núcleos de partícula 14 compreendendo metais que são menos eletroquimicamente ativos do que Zn, ou materiais não metálicos. Os materiais não metálicos adequados incluem cerâmicas, vidros (por exemplo, microesferas de vidro vazadas) ou carbono, ou uma combinação dos mesmos, conforme aqui descrito.

[0078] As partículas dispersas 214 de pó compacto 200 podem ter qualquer tamanho de partícula adequado, incluindo os tamanhos de partícula médios aqui descritos para núcleos de partícula 14.

[0079] As partículas dispersas 214 podem ter qualquer forma adequada dependendo da forma selecionada para núcleos de partícula 14 e partículas de pó 12, bem como o método usado para sinterizar e compactar pó 10. Em uma concretização exemplar, as partículas de pó 12 podem ser esferoidais ou substancialmente esferoidais, e as partículas dispersas 214 podem incluir uma configuração de partícula equiaxiada, conforme aqui descrito.

[0080] A natureza da dispersão de partículas dispersas 214 pode ser afetada pela seleção do pó 10 ou pós 10 usados para produzir compacto de partícula 200. Em uma concretização exemplar, um pó 10 tendo uma distribuição unimodal de tamanhos de partícula de pó 12 pode ser selecionado para formar pó compacto 200, e produzirá uma dispersão unimodal substancialmente homogênea de tamanhos de partícula de partículas dispersas 214 dentro da nanomatriz celular 216, conforme ilustrado geralmente na Figura 9. Em outra concretização exemplar, uma pluralidade de pós 10 tendo uma pluralidade de partículas de pó com núcleos de partícula 14 que têm os mesmos materiais de núcleo 18 e tamanhos de núcleo diferentes, e o mesmo material de revestimento 20, podem ser selecionadas e uniformemente misturadas, conforme aqui descrito, para proporcionar um pó 10 tendo uma distribuição multimodal homogênea de tamanhos de partícula de pó 12, e pode ser usado para formar pó compacto 200 tendo uma dispersão multimodal homogênea de tamanhos de partícula de partículas dispersas 214 no interior da nanomatriz celular 216, conforme ilustrado esquematicamente nas Figuras 6 e 11. Similarmente, em ainda outra concretização exemplar, uma pluralidade de pós 10 tendo uma pluralidade de núcleos de partícula 14 que podem ter os mesmos materiais de núcleo 18 e tamanhos de núcleo diferentes, e o mesmo material de revestimento 20, podem ser selecionados e distribuídos em uma maneira não uniforme para proporcionar uma distribuição multimodal não homogênea de tamanhos de partícula de pó, e podem ser usadas para formar pó compacto 200 tendo uma dispersão multimodal não homogênea de tamanhos de partícula de partículas dispersas 214 no interior da nanomatriz celular 216, conforme ilustrado esquematicamente na Figura 12. A seleção da distribuição de tamanho de núcleo de partícula pode ser usada para determinar, por exemplo, o tamanho de partícula e espaçamento interpartícula das partículas dispersas 214 no interior da nanomatriz celular 216 dos pós compactos 200 produzidos de pó 10.

[0081] Conforme ilustrado geralmente nas Figuras 7 e 13, o metal em pó compacto 200 pode também ser formado usando pó metálico revestido 10 e um adicional ou segundo pó 30, conforme aqui descrito. O uso de um pó adicional 30 proporciona um pó compacto 200 que também inclui uma pluralidade de segundas partículas dispersas 234, conforme aqui descrito, que são dispersas no interior da nanomatriz 216, e são também dispersas com relação às partículas dispersas 214. As segundas partículas dispersas 234 podem ser formadas de segundas partículas de pó revestidas ou não revestidas 32, conforme aqui descrito. Em uma concretização exemplar, as segundas partículas de pó revestidas 32 podem ser revestidas com uma camada de revestimento 36 que é a mesma conforme a camada de revestimento 16 de partículas de pó 12, tal que as camadas de revestimento 36 também contribuem para a nanomatrix 216. Em outra concretização exemplar, as segundas partículas de pó 232 podem ser não revestidas, tal que as segundas partículas dispersas 234 são embutidas no interior da nanomatrix 216. Conforme aqui revelado, pó 10 e pó adicional 30 podem ser misturados para formar uma dispersão homogênea de partículas dispersas 214 e segundas partículas dispersas 234, conforme ilustrado na Figura 13, ou para formar uma dispersão não homogênea destas partículas, conforme ilustrado na Figura 14. As segundas partículas dispersas 234 podem ser formadas de qualquer pó adicional adequado 30 que é diferente do pó 10, ou devido a uma diferença composicional no núcleo de partícula 34, ou camada de revestimento 36, ou ambas delas, e podem incluir qualquer dos materiais aqui revelados para uso como segundo pó 30 que são diferentes do pó 10 que é selecionado para formar pó compacto 200. Em uma concretização exemplar, as segundas partículas dispersas 234 podem incluir Fe, Ni, Co ou Cu, ou óxidos, nitretos, carbetos, intermetálico, ou ceramal dos mesmos, ou uma combinação de qualquer dos materiais antes mencionados.

[0082] A nanomatrix 216 é uma rede celular de camadas de revestimento metálicas substancialmente contínuas 16, que são sinterizadas entre si. A espessura da nanomatrix 216 dependerá da natureza do pó 10 ou pós 10 usados para formar pó compacto 200, bem como da incorporação de qualquer segundo pó 30, particularmente as espessuras das camadas de revestimento associadas com estas partículas. Em uma concretização exemplar, a espessura da nanomatrix 216 é substancialmente uniforme através de toda a microestrutura de pó compacto 200, e compreende cerca de duas vezes a espessura das camadas de revestimento 16 de partículas de pó 12. Em outra concretização exemplar, a rede celular 216 tem uma espessura média substancialmente uniforme entre partículas dispersas 214 de cerca de 50 nm a cerca de 5000 nm.

[0083] A nanomatrix 216 é formada por sinterização das camadas de revestimento metálicas 16 de partículas adjacentes entre si por interdifusão e criação de camada de ligação 219, conforme aqui descrito. As camadas de revestimento metálicas 16 podem ser estruturas de camada única ou de multicamada, e elas podem ser selecionadas para promover ou inibir difusão, ou ambos, dentro da camada, ou entre as camadas de camada de revestimento metálica 16, ou entre a camada de revestimento metálica 16 e núcleo de partícula 14, ou entre a camada de revestimento metálica 16 e a camada de revestimento metálica 16 de uma partícula de pó adjacente, a extensão de interdifusão de camadas de revestimento metálicas 16 durante sinterização pode ser limitada ou extensiva, dependendo das espessuras de revestimento, material de revestimento, ou materiais selecionados, as condições de sinterização e outros fatores. Dada a complexidade potencial da interdifusão e interação dos constituintes, a descrição da composição química resultante de nanomatrix 216 e material de nanomatriz 220 pode ser simplesmente compreendida para ser uma combinação dos constituintes de camadas de revestimento 16 que pode também incluir um ou mais constituintes de partículas dispersas 214, dependendo da extensão de interdifusão, se houver, que ocorre entre as partículas dispersas 214 e a nanomatrix 216. Similarmente, a composição química de partículas dispersas 214 e material de núcleo de partícula 218 pode ser simplesmente compreendida para ser uma combinação dos constituintes de núcleo de partícula 14 que podem também incluir um ou mais constituintes de nanomatrix 216 e material de nanomatriz 220, dependendo da extensão de interdifusão, se houver, que ocorre entre as partículas dispersas 214 e a nanomatrix 216.

[0084] Em uma concretização exemplar, o material de nanomatriz 220 tem uma composição química, e o material de núcleo de partícula 218 tem uma composição química que é diferente daquela do material de nanomatriz 220, e as diferenças nas composições químicas podem ser configuradas para proporcionar uma taxa de dissolução selecionável e controlável, incluindo uma transição selecionável de uma taxa de dissolução muito baixa a uma taxa de dissolução muito rápida, em resposta a uma mudança controlada em uma propriedade ou condição do furo de poço próximo ao compacto 200, incluindo uma mudança de propriedade em um fluido de furo de poço que está em contato com o pó compacto 200, conforme aqui descrito. A nanomatrix 216 pode ser formada de partículas de pó 12 tendo camada única e camadas de revestimento de multicamada 16. Esta flexibilidade de desenho proporciona um grande número de combinações de material, particularmente no caso de camadas de revestimento de multicamada 16, que pode ser utilizada para abrigar a nanomatriz celular 216 e composição de material de nanomatriz 220 pelo controle da interação dos constituintes da camada de revestimento, ambos no interior de uma dada camada, bem como entre uma camada de revestimento 16 e o núcleo de partícula 14 com o qual ele é associado, ou uma camada de revestimento 16 de uma partícula de pó adjacente 12. Várias concretizações exemplares que demonstram esta flexibilidade são providas abaixo.

[0085] Conforme ilustrado na Figura 10, em uma concretização exemplar, o pó compacto 200 é formado de partículas de pó 12 onde a camada de revestimento 16 compreende uma camada única, e a nanomatrix resultante 216 entre nano matrizes adjacentes da pluralidade de partículas dispersas 214 compreende a camada de revestimento metálica única 16 de uma partícula de pó 12, uma camada de ligação 219 e a camada de revestimento única 16 de outra camada de revestimento das partículas de pó adjacentes 12. A espessura (t) da camada de ligação 219 é determinada pela extensão da interdifusão entre as camadas de revestimento metálica únicas 16, e pode envolver a espessura total da nanomatrix 216, ou somente uma porção desta. Em uma concretização exemplar de pó compacto 200 formado usando uma camada única pó 10, o pó compacto 200 pode incluir partículas dispersas 214 compreendendo Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação dos mesmos, conforme aqui descrito, e a nanomatrix 216 pode incluir Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, carbeto, nitreto, intermetálico, ou ceramal dos mesmos, ou uma combinação de qualquer dos materiais antes mencionados, incluindo combinações onde o material de nanomatriz 220 da nanomatriz celular 216, incluindo a camada de ligação 219, tem uma composição química e o material de núcleo 218 de partículas dispersas 214 tem uma composição química que é diferente de a composição química de material de nanomatriz 216. A diferença na composição química do material de nanomatriz 220 e no material de núcleo 218 pode ser usada para proporcionar dissolução selecionável e controlável em resposta a uma mudança em uma propriedade de um furo de poço, incluindo um fluido de furo de poço, conforme aqui descrito. Em uma adicional concretização exemplar de um pó compacto 200 formado de um pó 10 tendo uma configuração de camada de revestimento única, partículas dispersas 214 incluem Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação dos mesmos, e a nanomatriz celular 216 inclui Al ou Ni, ou uma combinação dos mesmos.

[0086] Conforme ilustrado na Figura 15, em outra concretização exemplar, o pó compacto 200 é formado de partículas de pó 12 onde a camada de revestimento 16 compreende uma camada de revestimento de multicamada 16 tendo uma pluralidade de camadas de revestimento, e a nanomatrix resultante 216 entre nano matrizes adjacentes da pluralidade de partículas dispersas 214 compreende a pluralidade de camadas (t) compreendendo a camada de revestimento 16 de uma partícula 12, uma camada de ligação 219, e a pluralidade de camadas compreendendo a camada de revestimento 16 de outra uma das partículas de pó 12. Na Figura 15, isto é ilustrado com uma camada de revestimento metálica de duas camadas 16, mas será compreendido que a pluralidade de camadas de camada de revestimento metálica de multicamada 16 pode incluir qualquer número desejado de camadas. A espessura (t) da camada de ligação 219 é novamente determinada pela extensão da interdifusão entre a pluralidade de camadas das respectivas camadas de revestimento 16, e pode envolver a espessura total de nanomatrix 216, ou somente uma porção desta. Nesta concretização, a pluralidade de camadas compreendendo cada camada de revestimento 16 pode ser usada para controlar a interdifusão e formação de camada de ligação 219 e espessura (t).

[0087] Em uma concretização exemplar de um pó compacto 200 produzido usando partículas de pó 12 com camadas de revestimento de multicamada 16, o compacto inclui partículas dispersas 214 compreendendo Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação dos mesmos, conforme aqui descrito, e a nanomatrix 216 compreende uma rede celular de camadas de revestimento de duas camadas sinterizadas 16, conforme mostrado na Figura 3, compreendendo primeiras camadas 22 que são dispostas nas partículas dispersas 214, e segundas camadas 24 que são dispostas nas primeiras camadas 22. As primeiras camadas 22 incluem Al ou Ni, ou uma combinação dos mesmos, e segundas camadas 24 incluem Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou uma combinação dos mesmos. Nestas configurações, materiais de partículas dispersas 214 e camada de revestimento de multicamada 16 usados para formar nanomatrix 216 são selecionados de modo que as composições químicas de materiais adjacentes são diferentes (por exemplo, partícula dispersa/primeira camada e primeira camada/segunda camada).

[0088] Em outra concretização exemplar de um pó compacto 200 produzido usando partículas de pó 12 com camadas de revestimento de multicamada 16, o compacto inclui partículas dispersas 214 compreendendo Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação dos mesmos, conforme aqui descrito, e a nanomatrix 216 compreende uma rede celular de camadas de revestimento metálicas de três camadas sinterizadas 16, conforme mostrado na Figura 4, compreendendo primeiras camadas 22 que são dispostas nas partículas dispersas 214, segundas camadas 24 que são dispostas nas primeiras camadas 22, e terceiras camadas 26 que são dispostas nas segundas camadas 24. As primeiras camadas 22 incluem Al ou Ni, ou uma combinação destes; as segundas camadas 24 incluem Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, nitreto, carbeto, intermetálico, ou ceramal dos mesmos, ou uma combinação de qualquer dos materiais da segunda camada antes mencionados; e as terceiras camadas incluem Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou uma combinação dos mesmos. A seleção de materiais é análoga às considerações de seleção aqui descritas para o pó compacto 200 produzido usando camadas de revestimento de pó de duas camadas, mas deve também ser estendida para incluir o material usado para a terceira camada de revestimento.

[0089] Em ainda outra concretização exemplar de um pó compacto 200 produzido usando partículas de pó 12 com camadas de revestimento de multicamada 16, o compacto inclui partículas dispersas 214 compreendendo Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação dos mesmos, conforme aqui descrito, e a nanomatrix 216 compreende uma rede celular de camadas de revestimento de quatro camadas sinterizadas 16 compreendendo primeiras camadas 22 que são dispostas nas partículas dispersas 214; as segundas camadas 24 que são dispostas nas primeiras camadas 22; as terceiras camadas 26 que são dispostas nas segundas camadas 24 e as quartas camadas 28 que são dispostas nas terceiras camadas 26. As primeiras camadas 22 incluem Al ou Ni, ou uma combinação destes; segundas camadas 24 incluem Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, nitreto, carbeto, intermetálico, ou ceramal dos mesmos, ou uma combinação de qualquer dos materiais da segunda camada antes mencionados; as terceiras camadas incluem Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, nitreto, carbeto, intermetálico, ou ceramal dos mesmos, ou uma combinação de qualquer dos materiais da terceira camada antes mencionados; e as quartas camadas incluem Al, Mn, Fe, Co ou Ni, ou uma combinação dos mesmos. A seleção de materiais é análoga às considerações de seleção aqui descritas para pós compactos 200 produzidos usando camadas de revestimento de pó de duas camadas, mas deve também ser estendida para incluir o material usado para as terceira e quarta camadas de revestimento.

[0090] Em outra concretização exemplar de um pó compacto 200, as partículas dispersas 214 compreendem um metal tendo um potencial de oxidação padrão menor do que Zn, ou um material não metálico, ou uma combinação dos mesmos, conforme aqui descrito, e a nanomatrix 216 compreende uma rede celular de camadas de revestimento metálicas sinterizadas 16. Os materiais não metálicos adequados incluem várias cerâmicas, vidros ou formas de carbono, ou uma combinação dos mesmos. Adicionalmente, em pós compactos 200 que incluem partículas dispersas 214 compreendendo estes metais ou materiais não metálicos, a nanomatrix 216 pode incluir Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, carbeto, nitreto, intermetálico, ou ceramal dos mesmos, ou uma combinação de qualquer dos materiais antes mencionados como material de nanomatriz 220.

[0091] Referindo-se à Figura 16, pó compacto sinterizado 200 pode compreender um pó compacto precursor sinterizado 100 que inclui uma pluralidade de partículas de pó mecanicamente ligadas, deformadas, conforme aqui descrito. O pó compacto precursor 100 pode ser formado por compactação do pó 10 ao ponto que as partículas de pó 12 são prensadas entre si, deformando-as, desse modo, e formando mecânica de interpartícula ou outras ligações 110 associadas com esta deformação, suficiente para fazer com que as partículas de pó deformadas 12 aderem entre si e formem um pó compacto no estado verde tendo uma densidade verde que é menor do que a densidade teórica de um compacto de pó totalmente denso 10, devido, em parte, aos espaços interpartículas 15. A compactação pode ser realizada, por exemplo, por prensagem isostaticamente do pó 10 à temperatura ambiente para proporcionar a deformação e ligação interpartícula de partículas de pó 12 necessárias para formar pó compacto precursor 100.

[0092] Os pós compactos sinterizados e forjados 200 que incluem partículas dispersas 214 compreendendo Mg e nanomatrix 216 compreendendo vários materiais de nanomatriz, conforme aqui descrito, demonstraram uma excelente combinação de resistência mecânica e baixa densidade que exemplifica os materiais de alta resistência, de peso leve aqui revelados. Exemplos de pós compactos 200 que têm partículas dispersas de Mg puro 214 e várias nano matrizes 216 formadas de pós 10 tendo núcleos de partícula de Mg puro 14 e várias camadas de revestimento de multicamada metálicas e únicas 16 que incluem Al, Ni, W ou Al2O3, ou uma combinação dos mesmos, e que foram produzidas usando o método 400 aqui revelado, incluem Al, Ni+Al, W+Al e Al+Al2O3+Al. Estes pós compactos 200 foram submetidos a vários testes mecânicos e outros testes, incluindo teste de densidade, e sua dissolução, e o comportamento de degradação de propriedade mecânica foi também caracterizado conforme aqui revelado. Os resultados indicam que estes materiais podem ser configurados para proporcionar uma ampla faixa de comportamento de corrosão ou dissolução selecionável e controlável de taxas de corrosão muito baixas a taxas de corrosão extremamente altas, particularmente taxas de corrosão que são ambas mais baixas e mais altas do que aquelas de pós compactos que não incorporam a nanomatriz celular, tal como um compacto formado de pó de Mg puro através dos mesmos processos de compactação e de sinterização, em comparação àqueles que incluem partículas dispersas de Mg puro nas várias nano matrizes celulares aqui descritas. Estes pós compactos 200 podem também serem configurados para proporcionar propriedades substancialmente intensificadas conforme comparadas aos pós compactos formados de partículas de Mg puro que não incluem os revestimentos de nano escala aqui descritos. Por exemplo, os pós compactos 200 que incluem partículas dispersas 214 compreendendo Mg e nanomatrix 216 compreendendo vários materiais de nanomatriz 220 aqui descritos demonstraram resistências compressivas à temperatura ambiente de pelo menos cerca de 37 ksi, e demonstraram adicionalmente resistências compressivas à temperatura ambiente em excesso de cerca de 50 ksi, ambas secas e imersas em uma solução de 3% de KCl a 200°F. Em contraste, os pós compactos formados de pós de Mg puro têm uma resistência compressiva de cerca de 20 ksi ou menos. A resistência do metal em pó compacto de nanomatriz 200 pode ser adicionalmente aperfeiçoada por otimização do pó 10, particularmente a porcentagem por peso das camadas de revestimento metálicas de nano escala 16 que são usadas para formar a nanomatriz celular 216. Por exemplo, a variação da porcentagem por peso (peso%), isto é, de efeitos de revestimento de alumina, a resistência compressiva à temperatura ambiente de um pó compacto 200 de uma nanomatriz celular 216 formada de partículas de pó revestidas 12 que incluem uma camada de revestimento metálica de multicamada 16 (Al/Al2O3/Al) em núcleos de partícula de Mg puro 14. Neste exemplo, a resistência ótima é alcançada a 4 peso% de alumina, que representa um aumento de 21% conforme comparado àquele de 0 peso% de alumina.

[0093] Os pó compactos 200 compreendendo partículas dispersas 214 que incluem Mg e a nanomatrix 216 que inclui vários materiais de nanomatriz, conforme aqui descrito, também demonstraram resistência à cisalhamento à temperatura ambiente de pelo menos cerca de 20 ksi. Isto é em contraste com pós compactos formados de pós de Mg puro que têm resistências à cisalhamento à temperatura ambiente de cerca de 8 ksi.

[0094] Os pós compactos 200 do tipo aqui revelado são capazes de alcançarem uma densidade atual que é substancialmente igual à densidade teórica pré-determinada de um material compacto baseado na composição de pó 10, incluindo quantidades relativas de constituintes de núcleos de partícula 14 e a camada de revestimento metálica 16, e são também aqui descritos como sendo pós compactos totalmente densos. Os pós compactos 200 compreendendo partículas dispersas que incluem Mg e nanomatrix 216 que incluem vários materiais de nanomatriz, conforme aqui descrito, demonstraram densidades atuais de cerca de 1,738 g/cm3 a cerca de 2,50 g/cm3, que são substancialmente iguais às densidades teóricas pré-determinadas, diferindo por ao menos 4% a partir das densidades teóricas pré- determinadas.

[0095] Os pós compactos 200, conforme aqui revelado, podem ser configurados para serem seletivamente e controlavelmente dissolvíveis em um fluido de furo de poço em resposta a uma condição mudada em um furo de poço. Exemplos da condição mudada que podem ser explorados para proporcionar dissolvibilidade selecionável e controlável incluem uma mudança na temperatura, mudança na pressão, mudança na taxa de fluxo, mudança no pH, ou mudança na composição química do fluido de furo de poço, ou uma combinação destas. Um exemplo de uma condição mudada compreendendo uma mudança na temperatura inclui uma mudança na temperatura de fluido do furo de poço. Por exemplo, pós compactos 200 compreendendo partículas dispersas 214 que incluem Mg e a nanomatriz celular 216 que inclui vários materiais de nanomatriz, conforme aqui descrito, têm taxas de corrosão relativamente baixas em uma solução de 3% de KCl à temperatura ambiente, que varia de cerca de 0 a cerca de 11 mg/cm2/hora, conforme comparada a taxas de corrosão relativamente altas a 200°F que variam de cerca de 1 a cerca de 246 mg/cm2/hora, dependendo das camadas de revestimento de nano escala diferentes 16. Um exemplo de uma condição mudada compreendendo uma mudança na composição química inclui uma mudança em uma concentração de íon cloreto, ou valor de pH, ou ambos, do fluido de furo de poço. Por exemplo, pós compactos 200 compreendendo partículas dispersas 214 que incluem Mg e nanomatrix 216 que incluem vários revestimentos de nano escala, aqui descritos, demonstraram taxas de corrosão em 15% de HCl do que faixa de cerca de 4750 mg/cm2/hora a cerca de 7432 mg/cm2/hora. Desse modo, a dissolvibilidade selecionável e controlável em resposta a uma condição mudada no furo de poço, a saber, a mudança na composição química do fluido de furo de poço de KCl para HCl, pode ser usada para alcançar uma resposta característica tal que em um tempo de serviço crítico pré-determinado (CST), uma condição mudada pode ser imposta sob o pó compacto 200 a medida que ele é aplicado a uma dada aplicação, tal como um ambiente de furo de poço, que faz com que uma mudança controlável em uma propriedade de pó compacto 200 em resposta a uma condição mudada no ambiente em que ele é aplicado. Por exemplo, a t a CST pré-determinado que muda um fluido de furo de poço que está em contacto com o pó compacto 200 de um primeiro fluido (por exemplo, KCl) que proporciona uma primeira taxa de corrosão e uma perda de peso associada, ou resistência como uma função de tempo a um segundo fluido de furo de poço (por exemplo, HCl) que proporciona uma segunda taxa de corrosão e perda de peso associada, e resistência como uma função do tempo, em que a taxa de corrosão associada com o primeiro fluido é muito menor do que a taxa de corrosão associada com o segundo fluido. Esta resposta característica a uma mudança nas condições de fluido de furo de poço pode ser usada, por exemplo, para associar o tempo de serviço crítico com um limite de perda de dimensão, ou uma resistência mínima necessária para uma aplicação particular, tal que quando uma ferramenta ou componente de furo de poço formado de pó compacto 200, conforme aqui revelado, não é mais necessário em serviço no furo de poço (por exemplo, o CST), a condição no furo de poço (por exemplo, a concentração de íon cloreto do fluido de furo de poço) pode ser mudada para fazer com que a dissolução rápida de pó compacto 200 e sua remoção a partir do furo de poço. No exemplo descrito acima, o pó compacto 200 é selecionavelmente dissolvível a uma taxa que varia de cerca de 0 a cerca de 7000 mg/cm2/hora. Esta faixa de resposta proporciona, por exemplo, a capacidade de remover uma esfera de diâmetro de 3 polegadas formada a partir deste material de um furo de poço por alteração do fluido de furo de poço em menos do que uma hora. O comportamento de dissolvibilidade selecionável e controlável descrito acima, acoplado com a excelente resistência e baixas propriedades de densidade descritas aqui acima, definem uma nova partícula dispersa-material de nanomatriz projetada que é configurada para contatar com um fluido, e configurada para proporcionar uma transição selecionável e controlável de uma de uma primeira condição de resistência a uma segunda condição de resistência que é mais baixa do que um limite de resistência funcional, ou uma primeira quantidade de perda de peso a uma segunda quantidade de perda de peso que é maior do que um limite de perda de peso, como uma função do tempo em contato com o fluido. O composto de partícula dispersa-nanomatrix é característico dos pós compactos 200 aqui descritos, e inclui uma nanomatriz celular 216 de material de nanomatriz 220, uma pluralidade de partículas dispersas 214 incluindo material de núcleo de partícula 218 que é dispersa no interior da matriz. A nanomatrix 216 é caracterizada por uma camada de ligação de estado sólido 219 que se estende através de toda a nanomatrix. O tempo em contato com o fluido acima descrito pode incluir o CST, conforme descrito acima. O CST pode incluir um tempo pré-determinado que é desejado ou requerido para dissolver uma porção pré-determinada do pó compacto 200 que está em contato com o fluido. O CST pode também incluir um tempo correspondente a uma mudança na propriedade do material projetado ou o fluido, ou uma combinação dos mesmos. No caso de uma mudança de propriedade do material projetado, a mudança pode incluir uma mudança de uma temperatura do material projetado. No caso onde existe uma mudança na propriedade do fluido, a mudança pode incluir a mudança em uma temperatura do fluido, pressão, taxa de fluxo, composição química ou pH, ou uma combinação dos mesmos. Ambos o material projetado e a mudança na propriedade do material projetado ou o fluido, ou uma combinação dos mesmos, podem ser abrigados para proporcionar a característica de resposta de CST desejada, incluindo a taxa de mudança da propriedade particular (por exemplo, perda de peso, perda de resistência) ambos antes do CST (por exemplo, Estágio 1) e após o CST (por exemplo, Estágio 2).

[0096] Referindo-se à Figura 17, um método 400 de produção de um pó compacto 200. O método 400 inclui formação 410 de um pó metálico revestido 10 compreendendo partículas de pó 12 tendo núcleos de partícula 14 com camadas de revestimento metálicas de nano escala 16 dispostas nos mesmos, em que as camadas de revestimento metálicas 16 têm uma composição química, e os núcleos de partícula 14 têm uma composição química que é diferente de a composição química do material de revestimento metálico 16. O método 400 também inclui formação 420 de um pó compacto por aplicação de uma temperatura pré-determinada, e uma pressão pré-determinada às partículas de pó revestidas suficientes para sinterizá-las por sinterização de fase sólida das camadas revestidas da pluralidade das pós de partícula revestidos 12, para formar uma nanomatriz celular substancialmente contínua 216 de um material de nanomatriz 220, e uma pluralidade de partículas dispersas 214 dispersas no interior da nanomatrix 216, conforme aqui descrito.

[0097] A formação 410 de pó metálico revestido 10 compreendendo partículas de pó 12 tendo núcleos de partícula 14 com camadas de revestimento metálicas de nano escala 16 dispostas nos mesmos pode ser realizada por qualquer método adequado. Em uma concretização exemplar, a formação 410 inclui aplicação das camadas de revestimento metálicas 16, conforme aqui descrito, aos núcleos de partícula 14, conforme aqui descrito, usando deposição de vapor químico de leito fluidizado (FBCVD), conforme aqui descrito. A aplicação das camadas de revestimento metálicas 16 pode incluir aplicação de camadas de revestimento metálicas de camada única 16, ou camadas de revestimento de multicamada metálicas 16, conforme aqui descrito. A aplicação das camadas de revestimento metálicas 16 pode também incluir controle da espessura das camadas individuais conforme elas estão sendo aplicadas, bem como o controle da espessura total de camadas de revestimento metálicas 16. Os núcleos de partícula 14 podem ser formados, conforme aqui descrito.

[0098] A formação 420 do pó compacto 200 pode incluir qualquer método adequado de formação de um compacto de pó totalmente denso 10. Em uma concretização exemplar, a formação 420 inclui forja dinâmica de um pó compacto precursor de densidade verde 100 para aplicar uma temperatura pré-determinada e uma pressão pré- determinada suficientes para sinterizar e deformar as partículas de pó, e formar uma nanomatrix totalmente densa 216 e partículas dispersas 214, conforme aqui descrito. A forja dinâmica, conforme aqui usado, significa aplicação dinâmica de uma carga á temperatura e por um tempo suficiente para promover a sinterização das camadas de revestimento metálicas 16 de partículas de pó adjacentes 12, e pode, preferivelmente, incluir aplicação de uma carga de forja dinâmica a uma taxa de carregamento pré-determinada por um tempo, e a uma temperatura suficiente para formar um pó compacto sinterizado e totalmente denso 200. Em uma concretização exemplar, a forja dinâmica inclui: 1) aquecimento de um precursor ou pó compacto de estado verde 100 a uma temperatura de sinterização de fase sólida pré- determinada, tal como, por exemplo, uma temperatura suficiente para promover interdifusão entre camadas de revestimento metálicas 16 de partículas de pó adjacentes 12; 2) retenção do pó compacto precursor 100 na temperatura de sinterização por um tempo de retenção pré- determinado, tal como, por exemplo, um tempo suficiente para assegurar uniformidade substancial da temperatura de sinterização através de todo o compacto precursor 100; 3) forja do pó compacto precursor 100 à densidade total, tal como, por exemplo, por aplicação de uma pressão de forja pré-determinada de acordo com uma tabela de pressão pré-determinada, ou taxa de rampa suficiente para alcançar rapidamente densidade total, enquanto que retém o compacto na temperatura de sinterização pré-determinada; e 4) resfriamento do compacto à temperatura ambiente. A pressão pré-determinada e temperatura pré-determinada aplicadas durante a formação 420 incluirão uma temperatura de sinterização, TS, e a pressão de forja, PF, conforme aqui descrito, que assegurará sinterização e deformação de estado sólido das partículas de pó 12 para formar pó compacto totalmente denso 200, incluindo ligação de estado sólido 217 e camada de ligação 219. As etapas de aquecimento a e retenção do pó compacto precursor 100 na temperatura de sinterização pré-determinada para o tempo pré-determinado podem incluir qualquer combinação adequada de temperatura e tempo, e dependerá, por exemplo, do pó 10 selecionado, incluindo os materiais usados para o núcleo de partícula 14 e camada de revestimento metálica 16, o tamanho do pó compacto precursor 100, o método de aquecimento usado, e outros fatores que influenciam o tempo necessário para alcançar a temperatura desejada e uniformidade de temperatura no interior do pó compacto precursor 100. Na etapa de forja, a pressão pré-determinada pode incluir qualquer pressão adequada e tabela de aplicação de pressão, ou taxa de rampa de pressão suficientes para alcançar um pó compacto totalmente denso 200, e dependerá, por exemplo, das propriedades do material das partículas de pó 12 selecionadas, incluindo características de estresse dependente da temperatura/tensão (por exemplo, características de taxa de estresse/tensão), características de interdifusão e termodinâmica metalúrgica e equilíbrio de fase, dinâmicas de deslocamentos e outras propriedades de material. Por exemplo, a pressão de forja máxima de forja dinâmica e a tabela de forja (isto é, as taxas de rampa de pressão que correspondem às taxas de tensão empregadas) podem ser usadas para proporcionar a resistência mecânica e dureza do pó compacto. A pressão de forja máxima e taxa de rampa de forja (isto é, taxa de tensão) é a pressão imediatamente abaixo da pressão de fratura do compacto, isto é, onde processos de recuperação dinâmicos são incapazes de aliviar energia de tensão na microestrutura do compacto sem a formação de uma fratura no compacto. Por exemplo, para aplicações que requerem um pó compacto que tem resistência relativamente mais alta e dureza mais baixa, pressões de forja relativamente mais altas e taxas de rampa podem ser usadas. Se dureza relativamente mais alta do pó compacto é necessária, pressões de forja relativamente mais baixas e taxas de rampa podem ser usadas.

[0099] Para certas concretizações exemplares de pós 10 aqui descritas e compactos precursores 100 de uma tamanho suficiente para formar muitas ferramentas e componentes de furo de poço, tempos de retenção pré-determinados de cerca de 1 a cerca de 5 horas podem ser usados. A temperatura de sinterização pré-determinada, TS, será preferivelmente selecionada, conforme aqui descrito, para evitar fusão de quaisquer núcleos de partícula 14 e camadas de revestimento metálicas 16 a medida que eles são transformados durante o método 400 para proporcionar partículas dispersas 214 e nanomatrix 216. Para estas concretizações, a forja dinâmica pode incluir aplicação de uma pressão de forja, tal como por prensagem dinâmica a um máximo de cerca de 80 ksi a taxa de rampa de pressão de cerca de 0,5 a cerca de 2 ksi/segundo.

[00100] Em uma concretização exemplar onde os núcleos de partícula 14 incluem Mg, e a camada de revestimento metálica 16 incluem várias camadas de revestimento de multicamada e de camada única, conforme aqui descrito, tais como vários revestimento de multicamadas e de cama única compreendendo Al, a forja dinâmica foi realizada por sinterização a uma temperatura, TS, de cerca de 450°C a cerca de 470 °C por até cerca de 1 hora sem a aplicação de uma pressão de forja, seguido por forja dinâmica por aplicação de pressões isostáticas em taxas de rampa entre cerca de 0,5 a cerca de 2 ksi/segundo a uma pressão máxima, Ps,de cerca de 30 ksi a cerca de 60 ksi, que resulta em ciclos de forja de 15 segundos a cerca de 120 segundos. A curta duração do ciclo de forja é uma vantagem significante como seu limite de interdifusão, incluindo interdifusão dentro de uma dada camada de revestimento metálica 16, interdifusão entre camadas de revestimento metálicas adjacentes 16, e interdifusão entre camadas de revestimento metálicas 16 e núcleos de partícula 14, àquelas necessárias para formar ligação metalúrgica 217 e camada de ligação 219, enquanto que também mantém a forma de partícula dispersa desejada equiaxiada 214 com a integridade da fase de fortalecimento da nanomatriz celular 216. A duração do ciclo de forja dinâmica é muito mais curta do que os ciclos de formação e tempos de sinterização requeridos para processos de formação de pó compacto convencionais, tais como pressão isostática quente (HIP), sinterização auxiliada por pressão, ou sinterização de difusão.

[00101] O método 400 pode também, opcionalmente, incluir formação 430 de um pó compacto precursor por compactação da pluralidade de partículas de pó revestidas 12 suficientemente para deformar as partículas e formar ligações interpartículas entre si, e formar o pó compacto precursor 100 antes da formação 420 do pó compacto. A compactação pode incluir prensagem, tal como prensagem isostática, da pluralidade de partículas de pó 12 à temperatura ambiente para formar pó compacto precursor 100. A compactação 430 pode ser realizada à temperatura ambiente. Em uma concretização exemplar, o pó 10 pode incluir núcleos de partícula 14 compreendendo Mg, e a formação 430 do pó compacto precursor pode ser realizada à temperatura ambiente a uma pressão isostática de cerca de 10 ksi a cerca de 60 ksi.

[00102] O método 400 pode, opcionalmente, também incluir intermistura 440 de um segundo pó 30 no pó 10, conforme aqui descrito, antes da formação 420 do pó compacto, ou formação 430 do pó compacto precursor.

[00103] Sem estar limitado pela teoria, os pós compactos 200 são formados de partículas de pó revestidas 12 que incluem um núcleo de partícula 14 e material de núcleo 18 associado, bem como uma camada de revestimento metálica 16 e um material de revestimento metálico associado 20 para formar uma nanomatriz celular tridimensional substancialmente contínua 216, que inclui um material de nanomatriz 220 formado por sinterização, e a ligação de difusão associada das respectivas camadas de revestimento 16 que incluem uma pluralidade de partículas dispersas 214 do material de núcleo de partículas 218. Esta estrutura única pode incluir combinações metaestáveis de materiais que seriam muito difíceis ou impossíveis de se formarem pela solidificação de um fundido tendo as mesmas quantidades relativas dos materiais constituintes. As camadas de revestimento e materiais de revestimento associados podem ser selecionados para proporcionar dissolução selecionável e controlável em um ambiente de fluido pré- determinado, tal como um ambiente de furo de poço, onde o fluido pré- determinado pode ser um fluido de furo de poço comumente usado que é, ou injetado no furo de poço, ou extraído a partir do furo de poço. Conforme será adicionalmente compreendido a partir da descrição aqui, a dissolução controlada da nanomatrix expõe as partículas dispersas dos materiais de núcleo. Os materiais de núcleo de partícula podem também serem selecionados para também proporcionarem dissolução selecionável e controlável no fluido de furo de poço. Alternativamente, eles podem também serem selecionados para proporcionar uma propriedade mecânica particular, tais como resistência compressiva ou resistência à cisalhamento, ao pó compacto 200, sem necessariamente proporcionar dissolução selecionável e controlada dos materiais de núcleo, visto que a dissolução selecionável e controlada do material de nanomatriz que circunda estas partículas necessariamente os liberam de modo que eles são transportadas para longe pelo fluido de furo de poço. A morfologia microestrutural da nanomatriz celular substancialmente contínua 216, que pode ser selecionada para proporcionar um material de fase de fortalecimento, com partículas dispersas 214, que podem ser selecionadas para proporcionar partículas dispersas equiaxiadas 214, proporciona estes pó compactos com propriedades mecânicas intensificadas, incluindo resistência compressiva e resistência à cisalhamento, visto que a morfologia resultante da nanomatrix/partículas dispersas pode ser manipulada para proporcionar fortalecimento através de processos que são comparáveis aos mecanismos de fortalecimento tradicionais, tais como redução do tamanho do grão, endurecimento da solução através do uso de átomos de impureza, precipitação ou endurecimento por idade e mecanismos de resistência/endurecimento de operação. A estrutura de nanomatrix/partícula dispersa tende a limitar o movimento de deslocamento em virtude das numerosas interfaces de nanomatrix de partícula, bem como interfaces entre camadas discretas no interior do material de nanomatriz, conforme aqui descrito. Isto é exemplificado pelo comportamento da fratura destes materiais. Um pó compacto 200 produzido usando pó de Mg puro não revestido, e submetido a um estresse de cisalhamento suficiente para induzir falha, demonstra fratura intergranular. Em contraste, um pó compacto 200 produzido usando partículas de pó 12 tendo núcleos de partícula de pó de Mg puro 14 para formar partículas dispersas 214, e camadas de revestimento metálicas 16 que incluem Al para formar nanomatrix 216 e submetidas a um estresse por cisalhamento suficiente para induzir falha, demonstram fratura transgranular e um estresse de fratura substancialmente mais alto, conforme aqui descrito. Devido a estes materiais terem características de alta resistência, o material de núcleo e material de revestimento podem ser selecionados para utilizar materiais de baixa densidade, ou outros materiais de baixa densidade, tais como metais de baixa densidade, cerâmicas, vidros ou carbono, que, de outro modo, não proporcionariam as características de resistência necessárias para uso nas aplicações desejadas, incluindo ferramentas e componentes do furo de poço.

[00104] Referindo-se à Figura 18, um método 500 de produção de artigos seletivamente corrosíveis 502 a partir dos materiais aqui descritos, incluindo os pós 10, pós compactos precursores 100, e pós compactos 200, é revelado. O método 500 inclui formação 510 de um pó 10 compreendendo uma pluralidade de partículas de pó metálicas 12, cada partícula de pó metálica compreendendo uma camada de revestimento metálica de nano escala 16 disposta em um núcleo de partícula 14, conforme aqui descrito. O método 500 também inclui formação 520 de um pó compacto 522 das partículas de pó 10, em que as partículas de pó 512 do pó compacto 522 são substancialmente alongadas em uma direção pré-determinada 524 para formar partículas de pó substancialmente alongadas 512. Em uma concretização, as camadas de revestimento 516 das partículas substancialmente alongadas 512 são substancialmente descontínuas na direção pré- determinada 524. Por substancialmente descontínua, é significativo que as camadas de revestimento alongadas 516 e núcleos de partícula alongados 514 podem ser alongados, incluindo sendo adelgaçados, ao ponto que as camadas de revestimento alongadas 516 (fase de partícula mais clara), núcleos de partícula alongados 514 (fase mais escura), ou uma combinação dos mesmos, tornam-se separados ou fraturados ou, de outro modo, descontínuos na direção pré-determinada 524, ou direção de alongamento, conforme mostrado na Figura 19, que é uma fotomicrografia de uma seção transversal de um pó compacto 522 paralela à direção pré-determinada 524. A Figura 19 revela a natureza substancialmente descontínua das camadas de revestimento 516 ao longo da direção pré-determinada 524. Esta microestrutura dos artigos 502, tendo esta estrutura de camada de revestimento substancialmente descontínua 16, pode também ser descrita, alternativamente, como uma estrutura extrudada compreendendo uma matriz do material de núcleo de partícula 18 tendo partículas dispersas uniformemente da camada de revestimento 16 dispersas na mesma. As camadas de revestimento 516 podem também reter alguma continuidade, tal que elas podem ser substancialmente contínuas perpendiculares à direção pré-determinada 524, similar à microestrutura mostrada na Figura 9. Contudo, a Figura 20, que é uma fotomicrografia de uma seção transversal de um pó compacto 522 aproximadamente perpendicular ou transversal á direção pré-determinada 524, revela que as camadas de revestimento 516 podem também serem substancialmente descontínuas perpendiculares à direção pré- determinada 524. A natureza das camadas metálicas alongadas 516, incluindo se elas são substancialmente contínuas ou descontínuas, e ambas a direção pré-determinada 524, ou em uma direção transversal a estas, geralmente serão determinadas pela quantidade de deformação ou alongamento concedida ao pó compacto 522, incluindo a razão de redução empregada, com razões de alongamento mais altas resultando em mais deformação, e resultando em uma camada metálica alongada descontínua 516 na direção pré-determinada, ou transversal a esta, ou ambos.

[00105] Será compreendido que enquanto que a estrutura descrita acima foi descrita com referência às partículas substancialmente alongadas 512, que o pó compacto 522 compreende uma pluralidade de partículas substancialmente alongadas 512 que são unidas entre si, conforme aqui descrito, para formar uma rede de partículas substancialmente alongadas interligadas 512 que definem uma nanomatriz celular substancialmente alongada 616 compreendendo uma rede de células alongadas interligadas de material de nanomatriz 616 tendo uma pluralidade de núcleos de partícula dispersos substancialmente alongados 614 de material de núcleo 618 dispostos dentro das células. Dependendo da quantidade de deformação concedida para formar partículas alongadas 512, as camadas de revestimento alongadas e a nanomatrix podem ser substancialmente contínuas na direção pré-determinada 524, conforme mostrado na Figura 21, ou substancialmente descontínuas, conforme mostrado na Figura 22.

[00106] Referindo-se novamente às Figuras 18 e 23, a formação 520 do pó compacto 522 das partículas de pó 12 pode ser realizada por extrusão diretamente 530 de um pó 10 compreendendo uma pluralidade de partículas de pó 12. A extrusão 530 pode ser realizada por forçar o pó 10 e partículas de pó 12 através de um molde de extrusão 526, conforme mostrado esquematicamente na Figura 23 para causar a consolidação e alongamento de partículas alongadas 512 e formação de pó compacto 522. O pó compacto 522 pode ser consolidado a densidade teórica substancialmente total baseada na composição do pó 10 empregado, ou menos do que a densidade teórica total, incluindo qualquer porcentagem pré-determinada da densidade teórica, incluindo cerca de 40 por cento a cerca de 100 por cento da densidade teórica, e, mais particularmente, cerca de 60 por cento a cerca de 98 por cento da densidade teórica, e, mais particularmente, cerca de 75 por cento a cerca de 95 por cento da densidade teórica. Adicionalmente, o pó compacto 522 pode ser sinterizado tal que as partículas alongadas 512 são ligadas entre si com ligações metálicas ou químicas, e são caracterizadas por interdifusão entre partículas adjacentes 512, incluindo suas camadas metálicas alongadas adjacentes 516, ou podem ser não-sinterizadas, tal que a extrusão é realizada a uma temperatura ambiente, e as partículas alongadas 512 são ligadas entre si com ligações mecânicas e intermistura associada com a deformação mecânica e alongamento das partículas alongadas 512.

[00107] A sinterização pode ser realizada por aquecimento do extrusado. Em uma concretização, o aquecimento pode ser realizado durante extrusão por pré-aquecimento das partículas antes da extrusão, ou alternativamente, aquecendo-as durante extrusão usando um dispositivo de aquecimento 536, ou uma combinação dos mesmos. Em outra concretização, a sinterização pode ser realizada por aquecimento do extrusado após extrusão usando qualquer dispositivo de aquecimento adequado. Em ainda outra concretização, a sinterização pode ser efetuada por aquecimento das partículas antes, ou aquecimento do extrusado durante ou após extrusão, ou qualquer combinação dos acima. O aquecimento pode ser realizado em qualquer temperatura adequada, e geralmente será selecionada para ser mais baixo do que uma temperatura de recristalização crítica, e, mais particularmente, abaixo de uma temperatura de recristalização dinâmica, das partículas alongadas 512, de modo a manter a operação fria e evitar recuperação e crescimento de grão dentro da microestrutura deformada. Contudo, em certas concretizações, o aquecimento pode ser realizado a uma temperatura que é mais alta do que uma temperatura de recristalização dinâmica de uma liga formada por fusão tendo a mesma composição total dos constituintes, considerando-se que não resulta em recristalização atual da microestrutura compreendendo os grãos substancialmente alongados. Sem estar ligado pela teoria, isto pode estar relacionado ao núcleo de partícula/estrutura da nanomatrix, em que os constituintes da camada de revestimento são distribuídos como as nanomatrix tendo partículas dispersas, preferivelmente do que uma microestrutura de liga formada por fusão onde os constituintes compreendendo as camadas de revestimento podem ser distribuídos todos diferentemente devido a solubilidade do material da camada de revestimento no material de núcleo de partícula. Isto pode também resultar porque o processo de endurecimento da deformação dinâmica ocorre mais rapidamente do que aquele de recristalização dinâmica, tal que a resistência do material aumenta preferivelmente do que diminui mesmo embora a formação 520 seja realizada acima da temperatura de recristalização de uma liga formada por fusão tendo as mesmas quantidades de constituintes. A temperatura de recristalização crítica dependerá da quantidade de deformação introduzida e outros fatores. Em certas concretizações, incluindo pó compactos 522 formados de partículas de pó 12 compreendendo vários Mg ou núcleos de partícula de liga de Mg 14, o aquecimento durante a formação 520 pode ser realizado a uma temperatura de formação de cerca de 300°F a cerca de 1000°F, e, mais particularmente, cerca de 300°F a cerca de 800°F, e, ainda mais particularmente, cerca de 500°F a cerca de 800°F. Em certas outras concretizações, a formação pode ser realizada a uma temperatura, que é menor do que uma temperatura de fusão do pó compacto, tal como o extrusado, e que pode incluir uma temperatura que é menor do que TC,TP, TM ou TDP conforme aqui descrito. Em outras concretizações, a formação pode ser realizada a uma temperatura que é cerca de 20°C a cerca de 300°C abaixo da temperatura de fusão do pó compacto.

[00108] Em uma concretização, a extrusão 530 pode ser realizada de acordo com uma razão de redução pré-determinada. Qualquer razão de redução pré-determinada adequada pode ser empregada, que, em uma concretização, pode compreender uma razão de uma espessura inicial (ti) das partículas a uma espessura final (tf), ou ti/ tf, e, em outras concretizações, pode compreender uma razão de um comprimento inicial (li) das partículas a um comprimento final (lf), ou li/ lf. Em uma concretização, a razão pode ser cerca de 5 a cerca de 2000, e, mais particularmente, pode ser cerca de 50 a cerca de 2000, e, ainda mais particularmente, cerca de 50 a cerca de 1000. Alternativamente, em outras concretizações, a razão de redução pode ser expressa como uma espessura inicial (ti) da cavidade do molde de extrusão a uma espessura final (tf), ou ti/ tf, e em outra concretização, pode compreender uma razão de uma área de seção transversal inicial (ai) da cavidade do molde a uma área de seção transversal final (af), ou ai/ af.

[00109] Referindo-se às Figuras 18 e 24, enquanto que a formação 520 do pó compacto 522 pode ser realizada por extrusão diretamente 530 do pó 10 conforme descrito acima, em outras concretizações, a formação 520 do pó compacto 522 pode incluir compactação 540 do pó 10 e partículas de pó 12 em um lingote 542, e deformação 550 do lingote 542, para proporcionar um pó compacto 522 tendo partículas de pó alongadas 512, conforme aqui descrito. O lingote 542 pode incluir um pó compacto precursor 100 ou um pó compacto 200, conforme aqui descrito, que pode ser formado por compactação 540, de acordo com os métodos aqui descritos, incluindo prensagem a frio (prensagem uniaxial), prensagem isostática a quente, prensagem isostática a frio, extrusão, formação de laminação a frio, formação de laminação a quente, ou forjamento, para formar o lingote 542. Em uma concretização, a compactação 540 por extrusão pode incluir uma razão de redução suficiente, conforme aqui descrito, para consolidar as partículas de pó 12 e formar o lingote 542 sem formação de partículas de pó substancialmente alongadas 512. Isto pode incluir extrusão a razões de redução menores do que aquelas efetivas para formar partículas alongadas 512, tais como razões de redução menores do que cerca de 50, e, em outras concretizações, menores do que cerca de 5. Em outra concretização, a compactação 540 por extrusão para formar o lingote 542 pode ser suficiente para formar parcialmente as partículas de pó substancialmente alongadas 512. Isto pode incluir extrusão em razões de redução maiores do que ou igual àquelas efetivas para formar partículas alongadas 512, tais como razões de redução maiores do que ou iguais a cerca de 50, e, em outras concretizações, maiores do que ou iguais a cerca de 5, onde a deformação associada com a compactação 540 é seguida por deformação adicional associada com a deformação 550 do lingote 542.

[00110] A deformação 550 do lingote 542 pode ser realizada por qualquer método de deformação adequado. Os métodos de deformação adequados podem incluir extrusão, laminação a quente, laminação a frio, estiramento ou estampagem, ou uma combinação dos mesmos, por exemplo. A formação 550 do lingote 542 pode também ser realizada de acordo com uma razão de redução pré-determinada, incluindo as razões de redução pré-determinada aqui descritas.

[00111] Em certas concretizações, pós compactos 522 tendo partículas de pó substancialmente alongadas 512 formadas de acordo com o método 500, conforme aqui descrito, têm uma resistência, particularmente uma resistência compressiva final, que é maior do que o pó compacto precursor 100, ou pó compacto 200 formado usando as mesmas partículas de pó. Por exemplo, partículas de pó esféricas 12 de malha +100 tendo um núcleo de partícula de Mg puro 14 e uma camada de revestimento 16 compreendendo, por peso da partícula, uma camada de 9% de Al puro disposta no núcleo de partícula, seguida por uma camada de 4% de alumina disposta no Al puro e uma camada de 4% de Al disposta na alumina exibiu uma resistência compressiva final maior do que lingotes 542 compreendendo pós compactos precursores 100 e pós compactos 200 aqui descritos, incluindo aqueles formados por forja dinâmica, conforme aqui descrito, que geralmente tem arranjo equiaxiado da nanomatriz celular 216 e partículas dispersas 214. Em uma concretização, os pós compactos 522 tendo partículas de pó substancialmente alongadas 512 de Mg/Al/Al2O3/Al, conforme descrito, tem módulo elástico até cerca de 5,1 x106 psi, e resistências compressivas finais maiores do que cerca de 50 ksi, e, mais particularmente, maiores do que cerca de 60 ksi, e, ainda mais particularmente, até cerca de 76 ksi, conforme mostrado na Figura 25, bem como resistências de rendimento compressivas até cerca de 46 ksi. Estes pós compactos 522 também exibem taxas mais altas de corrosão em fluidos de furo de poço pré-determinados do que lingotes 542 compreendendo pós compactos precursores 100 e pós compactos 200, aqui descritos. Em uma concretização, os pós compactos 522 tendo partículas de pó substancialmente alongadas 512 de Mg/Al/Al2O3/Al, conforme descrito, tem taxas de corrosão em uma solução aquosa de 3% de cloreto de potássio em água a 200 °F até cerca de 2,1 mg/cm2/hora, conforme comparado a uma taxa de corrosão de compacto 200 do mesmo pó de cerca de 0,2 mg/cm2/hora. Em outra concretização, os pós compactos 522 tendo partículas de pó substancialmente alongadas 512 de Mg/Al/Al2O3/Al, conforme descrito, tem taxas de corrosão em 5-15% por volume de HCl maiores do que cerca de 7.000 mg/cm2/hora, incluindo uma taxa de corrosão maior do que cerca de 11.000 em 15% de HCl.

[00112] O método 500 descrito pode ser usado para formar várias ligas, conforme aqui descrito, em várias formas, incluindo lingotes, barras, hastes, placas, tubulares, chapas, fios, e outras formas de estoque, que podem, por sua vez, serem usadas para formar uma ampla variedade de artigos 502, particularmente uma ampla variedade de artigos de fundo de poço 580, e, mais particularmente, várias ferramentas e componentes de fundo de poço. Conforme mostrado nas Figuras 26 e 27, concretizações exemplares incluem várias esferas 582, incluindo várias esferas desviadoras; tampões 584, incluindo vários tampões cilíndricos e em forma de disco; tubulares 586; luvas 588, incluindo luvas 588 usadas para proporcionar várias sedes 590, tal como uma sede de esfera 592 e similares, para uso de fundo de poço e aplicação em um furo de poço 594. Os artigos 580 podem ser designados para serem usados em qualquer lugar no fundo de poço, incluindo no interior do invólucro de metal tubular 596, ou no interior do revestimento de cimento 598, ou no interior do furo de poço 600, e podem ser usados permanentemente, ou que podem ser designados para serem seletivamente removíveis, conforme aqui descrito, em resposta a uma condição pré-determinada de furo de poço, tal como exposição a uma temperatura pré-determinada, ou fluido de furo de poço pré-determinado.

[00113] Enquanto que uma ou mais concretizações foram mostradas e descritas, modificações e substituições podem ser feitas a estas sem fugir do espírito e escopo da invenção. Consequentemente, é para ser compreendido que a presente invenção foi descrita por meio de ilustrações e não limitação.

Claims

1. Metal em pó compacto (200) caracterizado por compreender: uma nanomatriz celular (216) substancialmente alongada que compreende um material de nanomatriz (220); uma pluralidade de partículas dispersas (214) substancialmente alongadas que compreendem um material de núcleo em partículas (218) que compreende Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação dos mesmos, dispersa na nanomatriz celular (216); e uma camada de ligação (219) em estado sólido formada por meio de ligação em estado sólido que se estende através de toda a nanomatriz celular (216) entre as partículas dispersas adjacentes, em que a nanomatriz celular (216) e as partículas dispersas são substancialmente alongadas em uma direção predeterminada até um ponto em que a nanomatriz celular (216), partículas dispersas e a camada de ligação (219) em estado sólido são substancialmente contínuas na direção predeterminada ou até um ponto em que a nanomatriz e as partículas dispersas se separam, partem ou são, de outro modo, substancialmente descontínuas na direção predeterminada.

2. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a nanomatriz substancialmente alongada e as partículas dispersas exibem uma proporção de redução predeterminada.

3. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a proporção de redução predeterminada é a partir de 5 a 2000.

4. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a proporção de redução predeterminada é a partir de 50 a 1000.

5. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material do núcleo em partículas compreende Mg-Zn, Mg-Zn, Mg-Al, Mg-Mn, Mg-Zn-Y, ou uma liga de Mg-Al-X, em que X compreende Zn, Mn, Si, Ca ou Y, ou uma combinação dos mesmos.

6. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as partículas dispersas compreendem adicionalmente um elemento de terras raras.

7. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pó compacto é formado a partir de um compacto precursor que tem partículas dispersas com um tamanho médio de partícula de 50 nm a 500 μm.

8. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dispersão de partículas dispersas compreende uma dispersão substancialmente homogênea dentro da nanomatriz celular (216).

9. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dispersão de partículas dispersas compreende uma distribuição multimodal de tamanhos de partícula dentro da nanomatriz celular (216).

10. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda uma pluralidade de segundas partículas dispersas substancialmente alongadas, em que as segundas partículas dispersas também estão dispersas dentro da nanomatriz celular (216) e em relação às partículas dispersas, e em que as segundas partículas dispersas compreendem Fe, Ni, Co ou Cu, ou óxidos, nitretos, carbonetos, intermetálicos ou ceramal dos mesmos, ou uma combinação de qualquer um dos materiais anteriormente citados.

11. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de nanomatriz (220) compreende Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, carboneto, nitreto, intermetálico ou ceramal dos mesmos, ou uma combinação de qualquer um dos materiais anteriormente citados, e em que o material de nanomatriz (220) tem uma composição química e o material de núcleo em partículas (218) tem uma composição química que é diferente da composição química do material de nanomatriz (220).

12. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de núcleo em partículas (218) compreende Mg puro e tem uma resistência compressiva final de pelo menos 50 ksi.

13. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o compacto é formado a partir de um pó sinterizado que compreende uma pluralidade de partículas em pó, cada partícula em pó tendo um núcleo em partículas o qual, após sinterização, compreende uma partícula dispersa e uma camada de revestimento metálica única localizada sobre a mesma e em que a nanomatriz celular (216) entre as nanomatrizes adjacentes da pluralidade de partículas dispersas (214) compreende a camada de revestimento metálica única de uma partícula em pó, a camada de ligação (219) e a camada de revestimento metálica única de outra das partículas em pó.

14. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as partículas dispersas compreendem Mg e a nanomatriz celular (216) compreende Al ou Ni, ou uma combinação dos mesmos.

15. Metal em pó compacto (200), caracterizado por compreender: uma nanomatriz celular (216) substancialmente alongada que compreende um material de nanomatriz (220); uma pluralidade de partículas dispersas (214) substancialmente alongadas que compreendem um material de núcleo em partículas (218) que compreende Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação dos mesmos, dispersa na nanomatriz celular (216); e uma camada de ligação (219) que se estende por toda a nanomatriz celular (216) entre as partículas dispersas, em que a nanomatriz celular (216) e as partículas dispersas são substancialmente alongadas em uma direção predeterminada e em que a nanomatriz e as partículas dispersas são alongadas na direção predeterminada até o ponto em que a nanomatriz e as partículas dispersas se tornam separadas, partidas ou, de outro modo, substancialmente descontínuas na direção predeterminada.

16. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a nanomatriz substancialmente descontínua e as partículas dispersas compreendem cadeias substancialmente descontínuas de material de nanomatriz (220) e material de núcleo em partículas (218), respectivamente, orientados na direção predeterminada.

17. Metal em pó compacto (200), caracterizado por compreender: uma nanomatriz celular (216) substancialmente alongada que compreende um material de nanomatriz (220); uma pluralidade de partículas dispersas (214) substancialmente alongadas que compreendem um material de núcleo em partículas (218) que compreende Mg, Al, Zn ou Mn, ou uma combinação dos mesmos, dispersa na nanomatriz celular (216); e uma camada de ligação (219) que se estende por toda a nanomatriz celular (216) entre as partículas dispersas, em que a nanomatriz celular (216) e as partículas dispersas são substancialmente alongadas em uma direção predeterminada, e em que o compacto é formado a partir de um pó sinterizado que compreende uma pluralidade de partículas em pó, cada partícula em pó tendo um núcleo em partículas o qual, após sinterização, compreende uma partícula dispersa e uma pluralidade de camadas de revestimento metálicas localizada sobre a mesma, e em que a nanomatriz celular (216) entre nanomatrizes celulares adjacentes da pluralidade de partículas dispersas (214) compreende a pluralidade de camadas de revestimento metálicas de uma partícula em pó, a camada de ligação (219) e pluralidade de camadas de revestimento metálicas de outras das partículas em pó, e em que nanomatrizes celulares adjacentes da pluralidade de camadas de revestimento metálicas têm composições químicas diferentes.

18. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de camadas compreende uma primeira camada (22) que está localizada sobre o núcleo em partículas e uma segunda camada (24) que está localizada sobre a primeira camada (22).

19. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que as partículas dispersas compreendem Mg e a primeira camada (22) compreende Al ou Ni, ou uma combinação dos mesmos, e a segunda camada (24) compreende Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou uma combinação dos mesmos, em que a primeira camada (22) tem uma composição química que é diferente da composição química da segunda camada (24).

20. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por compreender ainda uma terceira camada (26) que está localizada sobre a segunda camada (24).

21. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a primeira camada (22) compreende Al ou Ni, ou uma combinação dos mesmos, a segunda camada (24) compreende Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, nitreto, carboneto, intermetálico ou ceramal dos mesmos, ou uma combinação de qualquer um dos materiais da segunda camada (24) anteriormente citados e a terceira camada (26) compreende Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou uma combinação dos mesmos, em que a segunda camada (24) tem uma composição química que é diferente da composição química da terceira camada (26).

22. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por compreender ainda uma quarta camada (28) que está localizada sobre a terceira camada (26).

23. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que a primeira camada (22) compreende Al ou Ni, ou uma combinação dos mesmos, a segunda camada (24) compreende Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, nitreto, carboneto, intermetálico ou ceramal dos mesmos, ou uma combinação de qualquer um dos materiais da segunda camada (24) anteriormente citados, a terceira camada (26) compreende Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, nitreto ou carboneto dos mesmos, ou uma combinação de qualquer um dos materiais da terceira camada (26) anteriormente citados, e a quarta camada (28) compreende Al, Mn, Fe, Co ou Ni, ou uma combinação dos mesmos, em que a segunda camada (24) tem uma composição química que é diferente da composição química da terceira camada (26) e a terceira camada (26) tem uma composição química que é diferente da composição química da quarta camada (28).

24. Metal em pó compacto (200) caracterizado por compreender: uma nanomatriz celular (216) substancialmente alongada que compreende um material de nanomatriz (220); uma pluralidade de partículas dispersas (214) substancialmente alongadas que compreendem um material de núcleo em partículas (218) que compreende um metal que tem um potencial de oxidação padrão menor do que o Zn, cerâmica, vidro, ou carbono, ou uma combinação dos mesmos, disperso na nanomatriz celular (216); e uma camada de ligação (219) em estado sólido formada por meio de ligação em estado sólido que se estende através de toda a nanomatriz celular (216) entre partículas dispersas adjacentes, em que a nanomatriz celular (216) e as partículas dispersas são substancialmente alongadas em uma direção predeterminada até o ponto em que a nanomatriz celular (216), partículas dispersas e camada de ligação (219) em estado sólido são substancialmente contínuas na direção predeterminada.

25. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o material de nanomatriz (220) compreende Al, Zn, Mn, Mg, Mo, W, Cu, Fe, Si, Ca, Co, Ta, Re ou Ni, ou um óxido, carboneto, nitreto, intermetálico ou ceramal dos mesmos, ou uma combinação de qualquer um dos materiais anteriormente citados, e em que o material de nanomatriz (220) tem uma composição química e o material do núcleo tem uma composição química que é diferente da composição química do material de nanomatriz (220).

26. Metal em pó compacto (200), caracterizado por compreender: uma nanomatriz celular (216) substancialmente alongada que compreende um material de nanomatriz (220); uma pluralidade de partículas dispersas (214) substancialmente alongadas que compreendem um material de núcleo em partículas (218) que compreende um metal que tem um potencial de oxidação padrão menor do que o Zn, cerâmica, vidro ou carbono, ou uma combinação dos mesmos, dispersos na nanomatriz celular (216); e uma camada de ligação (219) que se estende por toda a nanomatriz celular (216) entre as partículas dispersas, em que a nanomatriz celular (216) e as partículas dispersas são substancialmente alongadas em uma direção predeterminada, em que a nanomatriz e as partículas dispersas são alongadas na direção predeterminada até um ponto em que a nanomatriz e as partículas dispersas se tornam separadas, partidas ou, de outro modo, substancialmente descontínuas na direção predeterminada.

27. Metal em pó compacto (200), de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que a nanomatriz substancialmente descontínua e as partículas dispersas compreendem cadeias substancialmente descontínuas de material de nanomatriz (220) e material de núcleo em partículas (218), respectivamente, orientados na direção predeterminada.