CN110643880A - 一种钻头胎体材料及其制备方法 - Google Patents
一种钻头胎体材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110643880A CN110643880A CN201911079586.4A CN201911079586A CN110643880A CN 110643880 A CN110643880 A CN 110643880A CN 201911079586 A CN201911079586 A CN 201911079586A CN 110643880 A CN110643880 A CN 110643880A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- drill bit
- tungsten carbide
- matrix material
- bit matrix
- copper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 10
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 62
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims description 22
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims description 22
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 11
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 9
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 8
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 16
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 12
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910018651 Mn—Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
- C22C30/02—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing copper
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D23/00—Casting processes not provided for in groups B22D1/00 - B22D21/00
- B22D23/04—Casting by dipping
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/10—Alloys containing non-metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
- C22C29/067—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds comprising a particular metallic binder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
- C22C29/08—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on tungsten carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
- C22C30/04—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing tin or lead
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
- C22C30/06—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing zinc
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种钻头胎体材料及其制备方法，涉及粉末冶金技术领域。该钻头胎体材料包括按照体积百分含量计的以下成分：45.0～65.0％的碳化钨硬质颗粒和35.0～55.0％的含铜多主元高熵合金。其通过改进并合理配比的碳化钨硬质颗粒与含铜多主元高熵合金的材料的使用，使得该钻头胎体材料的耐磨性、强度和冲击韧性均可得到大幅度提升，从而可显著提高胎体钻头的使用寿命，使之特别适用于中硬地层的钻进。该钻头胎体材料的制备方法，其通过将碳化钨硬质颗粒经装模、振实后在高温下熔渗含铜多主元高熵合金后得到上述的钻头胎体材料，该钻头胎体材料耐磨性、强度和冲击韧性高，使用寿命长，特别适用于中硬地层的钻进。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金技术领域，具体而言，涉及钻头胎体材料及其制备方法。
背景技术
在油气钻井中，胎体钻头的使用日益广泛。常用的PDC(聚晶金刚石复合片)钻头包括PDC切削齿和胎体，PDC切削齿焊接在胎体表面。钻头胎体的作用是包镶金刚石或固定PDC并与钻头钢体牢固连接，它是保证钻头质量的关键，对钻头整体钻进效率、使用寿命、钻进周期及成本至关重要。胎体的脱落、断刀翼、磨心、龟裂等问题将严重影响钻进速度，增加钻井成本，造成极大的经济损失。因此，研究出高性能的胎体材料十分重要，对制造高品质的胎体钻头具有极其重要的意义。更为重要的是，钻井工艺的发展和进一步提高对钻头胎体提出了更高的要求，要求胎体材料同时具备优异的耐磨性、抗弯强度和冲击韧性。目前的钻头胎体是由碳化钨粉末(包括铸造碳化钨、单晶碳化钨和烧结碳化钨中的一种以上)混合镍粉，装模振实后高温熔渗铜合金而得到。碳化钨硬质相主要为胎体提供高硬度和耐磨性能，而铜合金基体的性能很大程度上决定胎体的强度和冲击韧性。胎体的硬度和耐磨性通常通过调整碳化钨粒形和粒度分布以及含量来实现，例如美国专利(US8211203B2)公开胎体中90％的碳化钨颗粒的粒度小于或等于中位径的20％。而胎体的强度和冲击韧性一般通过调整铜合金的成分和含量来实现，最常用的铜合金是Cu-Zn-Mn-Ni，例如美国牌号的Cu53-MB合金，其Cu、Zn、Mn和Ni的质量百分含量分别为50～56％、7～9％、23～25％和14～16％。然而，胎体材料仍有进一步改进的空间和余地。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻头胎体材料及其制备方法，该钻头胎体材料耐磨性、强度和冲击韧性高，使用寿命长，特别适用于中硬地层的钻进。
本发明是这样实现的：
第一方面，实施例提供一种钻头胎体材料，包括按照体积百分含量计的以下成分：45.0～65.0％的碳化钨硬质颗粒和35.0～55.0％的含铜多主元高熵合金。
在可选的实施方式中，碳化钨硬质颗粒包括球形铸造碳化钨颗粒和单晶碳化钨颗粒中的至少一种。
在可选的实施方式中，碳化钨硬质颗粒为球形铸造碳化钨颗粒，且球形铸造碳化钨颗粒具有WC和W2C的共晶组织。
在可选的实施方式中，球形铸造碳化钨颗粒的粒度为100～140目，总碳含量3～4％，硬度2700～2800HV0.1，松装密度10～10.5g/cm3。
在可选的实施方式中，球形铸造碳化钨颗粒的总碳含量3.94％，硬度2780HV0.1，松装密度10.2g/cm3。
在可选的实施方式中，含铜多主元高熵合金包含5种组元，且分别是铜、锌、锰、镍，以及铝或锡中任一项。
在可选的实施方式中，铜、锌、锰和镍的原子百分含量均为22.7～23.8％，铝或锡的原子百分含量为4.8～9.2％。
第二方面，实施例提供一种如前述实施方式中任一项的钻头胎体材料的制备方法，包括：
将碳化钨硬质颗粒经装模、振实后在高温下熔渗含铜多主元高熵合金。
在可选的实施方式中，熔渗的温度为1050～1100℃，且熔渗后保温时间为0.5～1h。
在可选的实施方式中，熔渗是在真空烧结炉中进行，且真空烧结炉的真空度低于5Pa。
本发明的实施例至少具有以下优点或有益效果：
本发明的实施例提供了一种钻头胎体材料，包括按照体积百分含量计的以下成分：45.0～65.0％的碳化钨硬质颗粒和35.0～55.0％的含铜多主元高熵合金。其通过改进并合理配比的碳化钨硬质颗粒与含铜多元高熵合金的材料的使用，使得该钻头胎体材料的耐磨性、强度和冲击韧性均可得到大幅度提升，从而可显著提高胎体钻头的使用寿命，使之特别适用于中硬地层的钻进。
本发明的实施例提供了一种钻头胎体材料的制备方法，其通过将碳化钨硬质颗粒经装模、振实后在高温下熔渗含铜多主元高熵合金后得到上述的钻头胎体材料，该钻头胎体材料耐磨性、强度和冲击韧性高，使用寿命长，特别适用于中硬地层的钻进。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
本发明的实施例提供了一种钻头胎体材料，其包括按照体积百分含量计的以下成分：45.0～65.0％的碳化钨硬质颗粒和35.0～55.0％的含铜多主元高熵合金。
详细地，该钻头胎体材料通过改进并合理配比的碳化钨硬质颗粒与含铜多元高熵合金的材料的使用，使得该钻头胎体材料的耐磨性、强度和冲击韧性均可得到大幅度提升，从而可显著提高胎体钻头的使用寿命，使之特别适用于中硬地层的钻进。
作为优选的方案，碳化钨硬质颗粒包括球形铸造碳化钨颗粒和单晶碳化钨颗粒中的至少一种。在本发明的实施例中优选为球形铸造碳化钨颗粒。通过碳化钨硬质颗粒的使用可以有效地提高胎体的硬度和耐磨性能，从而以提高整个钻头胎体材料的使用寿命。
且进一步地，碳化钨硬质颗粒为球形铸造碳化钨颗粒，且球形铸造碳化钨颗粒具有WC和W2C的共晶组织。铸造碳化钨颗粒的粒度为100～140目，总碳含量3～4％，硬度2700～2800HV0.1，松装密度10～10.5g/cm3。
更进一步地，球形铸造碳化钨颗粒的总碳含量3.94％，硬度2780HV0.1，松装密度10.2g/cm3。当然，在本发明的其他实施例中，总碳含量以及硬度和松装密度可以根据需求进行调整，本发明的实施例不做限定。
需要说明的是，在本发明的实施例中，含铜多主元高熵合金包含5种组元，且分别是铜、锌、锰、镍，以及铝或锡中任一项。且铜、锌、锰和镍的原子百分含量均为22.7～23.8％，铝或锡的原子百分含量为4.8～9.2％。通过改进并优化铜合金的成分配方，使得本发明的实施例提供的胎体材料的耐磨性、强度和冲击韧性都有大幅度提升，从而可显著提高胎体钻头的使用寿命，特别适用于中硬地层的钻进。
本发明的实施例还提供了一种如前述实施方式中任一项的钻头胎体材料的制备方法，包括：将碳化钨硬质颗粒经装模、振实后在高温下熔渗含铜多主元高熵合金。
详细地，熔渗是在真空烧结炉中进行，且真空烧结炉的真空度低于5Pa。且熔渗的温度为1050～1100℃，且熔渗后保温时间为0.5～1h。该方法通过将碳化钨硬质颗粒经装模、振实后在高温下熔渗含铜多主元高熵合金后得到上述的钻头胎体材料，该钻头胎体材料耐磨性、强度和冲击韧性高，使用寿命长，特别适用于中硬地层的钻进。
作为优选的方案，熔渗温度为1080℃，保温时间为1h。当然，在本发明的其他实施例中，温度和保温时间均可以根据需求进行调整和选择，本发明的实施例不做限定。
下面通过实施例对方案进行详细地描述，需要说明的是，本发明的以下实施例所采用的碳化钨粉末为球形铸造碳化钨粉末，具有WC和W2C的共晶组织，其粒度为100～140目，总碳含量3.94％(质量百分数)，硬度2780HV0.1，松装密度10.2g/cm3。
实施例1
本实施例提供了一种钻头胎体材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1：将体积分数为54％的球形铸造碳化钨粉末进行装模和振实；
S2：将振实后的球形铸造碳化钨粉末与体积分数为46％的含铜多主元高熵合金放入模具中；其中，含铜多主元高熵合金包括以下组分及其含量(原子百分数)：Cu 22.7％、Zn22.7％、Mn 22.7％、Ni 22.7％和Al 9.2％；且各组分对应的质量百分数为Cu 25.07％、Zn25.79％、Mn 21.67％、Ni 23.15％和Al 4.31％；
S3：将模具放入真空烧结炉中进行熔渗作业，并将真空度设置为低于5Pa，熔渗的温度为1080℃，保温1h后随炉冷却至室温。
实施例2
本实施例提供了一种钻头胎体材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1：将体积分数为54％的球形铸造碳化钨粉末进行装模和振实；
S2：将振实后的球形铸造碳化钨粉末与体积分数为46％的含铜多主元高熵合金放入模具中；其中，含铜多主元高熵合金包括以下组分及其含量(原子百分数)：Cu 23.8％、Zn23.8％、Mn 23.8％、Ni 23.8％和Sn 4.8％，各组分对应的质量百分数为Cu 23.86％、Zn24.56％、Mn 20.63％、Ni 22.04％和Sn 8.91％；
S3：将模具放入真空烧结炉中进行熔渗作业，并将真空度设置为低于5Pa，熔渗的温度为1080℃，保温1h后随炉冷却至室温。
实施例3
本实施例提供一种砖头胎体材料的制备方法，其与实施例1的区别在于，在该方法中：
在步骤S1中球形铸造碳化钨粉末的体积分数为45％；
在步骤S2中含铜多主元高熵合金的体积分数为55％；
在步骤S3中熔渗的温度为1050℃，熔渗后保温的时间为0.7h。
实施例4
本实施例提供一种砖头胎体材料的制备方法，其与实施例1的区别在于，在该方法中：
在步骤S1中球形铸造碳化钨粉末的体积分数为50％；
在步骤S2中含铜多主元高熵合金的体积分数为50％；
在步骤S3中熔渗的温度为1090℃，熔渗后保温的时间为0.8h。
实施例5
本实施例提供一种砖头胎体材料的制备方法，其与实施例1的区别在于，在该方法中：
在步骤S1中球形铸造碳化钨粉末的体积分数为65％；
在步骤S2中含铜多主元高熵合金的体积分数为35％；
在步骤S3中熔渗的温度为1100℃，熔渗后保温的时间为0.9h。
对比例1
对比例提供了一种钻头胎体材料的制备方法，其包括以下步骤：
S1：将体积分数为54％的球形铸造碳化钨粉末进行装模和振实；
S2：将振实后的球形铸造碳化钨粉末与体积分数为46％的铜合金放入模具中；其中，铜合金包括以下组分及其含量Cu 50.61％、Zn 7.78％、Mn 24.97％和Ni 15.61％，余量为其他元素；
S3：将模具放入真空烧结炉中进行熔渗作业，并将真空度设置为低于5Pa，熔渗的温度为1150℃，保温1h后随炉冷却至室温。
实验例1
将实施例1和2以及对比例1制备得到的样品从模具中取出，并去掉表面多余的铜合金后按照国家标准GB/T 229、GB/T 3851和GB/T 230.1检测三组胎体材料的冲击韧性、抗弯强度和洛氏硬度，三组钻头胎体材料的性能对比如表1所示：
表1胎体材料的力学性能
根据上述表格的内容可知，通过本发明的实施例1和实施例2提供的胎体材料的硬度、抗弯强度以及冲击功均大于对比例1提供的方案，且本发明的实施例1提供的胎体材料硬度、抗弯强度以及冲击功优于实施例2提供的胎体材料的各项指标。由此可知，本发明的实施例其通过改进并合理配比的碳化钨硬质颗粒与含铜多主元高熵合金的材料的使用，使得该钻头胎体材料的耐磨性、强度和冲击韧性均可得到大幅度提升，从而可显著提高胎体钻头的使用寿命，使之特别适用于中硬地层的钻进。
综上所述，本发明的实施例提供的钻头胎体材料，包括按照体积百分含量计的以下成分：45.0～65.0％的碳化钨硬质颗粒和35.0～55.0％的含铜多主元高熵合金。其通过改进并合理配比的碳化钨硬质颗粒与含铜多元高熵合金的材料的使用，使得该钻头胎体材料的耐磨性、强度和冲击韧性均可得到大幅度提升，从而可显著提高胎体钻头的使用寿命，使之特别适用于中硬地层的钻进。
本发明的实施例提供的钻头胎体材料的制备方法，其通过将碳化钨硬质颗粒经装模、振实后在高温下熔渗含铜多主元高熵合金后得到上述的钻头胎体材料，该钻头胎体材料耐磨性、强度和冲击韧性高，使用寿命长，特别适用于中硬地层的钻进。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种钻头胎体材料，其特征在于，包括按照体积百分含量计的以下成分：
45.0～65.0％的碳化钨硬质颗粒和35.0～55.0％的含铜多主元高熵合金。
2.根据权利要求1所述的钻头胎体材料，其特征在于：
所述碳化钨硬质颗粒包括球形铸造碳化钨颗粒和单晶碳化钨颗粒中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的钻头胎体材料，其特征在于：
所述碳化钨硬质颗粒为球形铸造碳化钨颗粒，且所述球形铸造碳化钨颗粒具有WC和W2C的共晶组织。
4.根据权利要求3所述的钻头胎体材料，其特征在于：
所述球形铸造碳化钨颗粒的粒度为100～140目，总碳含量3～4％，硬度2700～2800HV0.1，松装密度10～10.5g/cm3。
5.根据权利要求4所述的钻头胎体材料，其特征在于：
所述球形铸造碳化钨颗粒的总碳含量3.94％，硬度2780HV0.1，松装密度10.2g/cm3。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的钻头胎体材料，其特征在于：
所述含铜多主元高熵合金包含5种组元，且分别是铜、锌、锰、镍，以及铝或锡中任一项。
7.根据权利要求6所述的钻头胎体材料，其特征在于：
所述铜、所述锌、所述锰和所述镍的原子百分含量均为22.7～23.8％，所述铝或所述锡的原子百分含量为4.8～9.2％。
8.一种如权利要求1至7中任一项所述的钻头胎体材料的制备方法，其特征在于，包括：
将所述碳化钨硬质颗粒经装模、振实后在高温下熔渗所述含铜多主元高熵合金。
9.根据权利要求8所述的钻头胎体材料的制备方法，其特征在于：
熔渗的温度为1050～1100℃，且熔渗后保温时间为0.5～1h。
10.根据权利要求8所述的钻头胎体材料的制备方法，其特征在于：
熔渗是在真空烧结炉中进行，且所述真空烧结炉的真空度低于5Pa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911079586.4A CN110643880B (zh) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | 一种钻头胎体材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911079586.4A CN110643880B (zh) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | 一种钻头胎体材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110643880A true CN110643880A (zh) | 2020-01-03 |
| CN110643880B CN110643880B (zh) | 2020-11-13 |
Family
ID=69014403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911079586.4A Active CN110643880B (zh) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | 一种钻头胎体材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110643880B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113234982A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-08-10 | 四川大学 | 一种pdc钻头胎体材料制备方法 |
| CN113249605A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-08-13 | 四川大学 | 一种金属陶瓷胎体材料制造方法 |
| CN114131025A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-04 | 自贡长城表面工程技术有限公司 | 一种硬质合金径向轴承及其生产方法 |
Citations (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1055771A (zh) * | 1990-01-05 | 1991-10-30 | 诺顿公司 | 用作基体岩石钻头中浸渗粘结剂的低熔点铜-锰-锌合金 |
| US20010002557A1 (en) * | 1999-08-12 | 2001-06-07 | Kembaiyan Kuttaripalayam T. | Composition for binder material particularly for drill bit bodies |
| CN1904306A (zh) * | 2005-04-14 | 2007-01-31 | 霍利贝顿能源服务公司 | 胎体钻头及制造方法 |
| CN101016826A (zh) * | 2007-03-08 | 2007-08-15 | 江汉石油钻头股份有限公司 | 一种金刚石钻头的钻头体及其制作方法 |
| CN101418394A (zh) * | 2007-10-23 | 2009-04-29 | 财团法人工业技术研究院 | 超硬复合材料及其制成方法 |
| CN101596593A (zh) * | 2009-06-19 | 2009-12-09 | 四川深远石油钻井工具有限公司 | 石油钻头胎体粉 |
| CN101713280A (zh) * | 2009-11-20 | 2010-05-26 | 长沙锐合钻石工具有限公司 | 一种地质勘探用天然金刚石孕镶钻头及其制备方法 |
| CN102439257A (zh) * | 2009-06-19 | 2012-05-02 | 钴碳化钨硬质合金公司 | 具有熔渗的金属基体本体的耐腐蚀地下钻头尖 |
| CN102796933A (zh) * | 2012-09-04 | 2012-11-28 | 四川大学 | 一种基于高熵合金粘结相的含氮硬质合金及其制备方法 |
| CN102889057A (zh) * | 2012-10-09 | 2013-01-23 | 吉林大学 | 一种高效耐磨切削工具 |
| CN104968814A (zh) * | 2012-12-31 | 2015-10-07 | 史密斯国际有限公司 | 低熔点金属粘合剂 |
| US9446503B2 (en) * | 2011-10-25 | 2016-09-20 | Longyear Tm, Inc. | High-strength, high-hardness binders and drilling tools formed using the same |
| CN106270480A (zh) * | 2015-05-22 | 2017-01-04 | 江苏益林金刚石工具有限公司 | 一种预合金胎体粉末 |
| CN106636852A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-05-10 | 海门市万家建材有限公司 | 一种预合金胎体粉末 |
| CN105798290B (zh) * | 2016-04-15 | 2018-02-06 | 无锡钻探工具厂有限公司 | 一种用金刚石制粒实现金刚石在胎体中均布的方法 |
| CN108425035A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-08-21 | 中原工学院 | Pdc钻头浸渍合金及其制备方法 |
| CN109128181A (zh) * | 2018-07-26 | 2019-01-04 | 铜陵长江金刚石工具有限责任公司 | 一种高强金刚石刀齿的制造方法 |
| CN109252081A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-22 | 华南理工大学 | 一种高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金及其制备方法 |
| CN109295373A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-02-01 | 江西理工大学 | 一种高熵合金的应用及其制备方法 |
| CN109338202A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-02-15 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种高强韧耐磨高熵铜合金 |
| CN109518057A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-03-26 | 东莞理工学院 | 一种由高熵合金钴镍铁铝铜粘结的碳化钨材料及其制备方法和应用 |
-
2019
- 2019-11-07 CN CN201911079586.4A patent/CN110643880B/zh active Active
Patent Citations (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1055771A (zh) * | 1990-01-05 | 1991-10-30 | 诺顿公司 | 用作基体岩石钻头中浸渗粘结剂的低熔点铜-锰-锌合金 |
| US20010002557A1 (en) * | 1999-08-12 | 2001-06-07 | Kembaiyan Kuttaripalayam T. | Composition for binder material particularly for drill bit bodies |
| CN1904306A (zh) * | 2005-04-14 | 2007-01-31 | 霍利贝顿能源服务公司 | 胎体钻头及制造方法 |
| CN101016826A (zh) * | 2007-03-08 | 2007-08-15 | 江汉石油钻头股份有限公司 | 一种金刚石钻头的钻头体及其制作方法 |
| CN101418394A (zh) * | 2007-10-23 | 2009-04-29 | 财团法人工业技术研究院 | 超硬复合材料及其制成方法 |
| CN101596593A (zh) * | 2009-06-19 | 2009-12-09 | 四川深远石油钻井工具有限公司 | 石油钻头胎体粉 |
| CN102439257A (zh) * | 2009-06-19 | 2012-05-02 | 钴碳化钨硬质合金公司 | 具有熔渗的金属基体本体的耐腐蚀地下钻头尖 |
| CN101713280A (zh) * | 2009-11-20 | 2010-05-26 | 长沙锐合钻石工具有限公司 | 一种地质勘探用天然金刚石孕镶钻头及其制备方法 |
| US9446503B2 (en) * | 2011-10-25 | 2016-09-20 | Longyear Tm, Inc. | High-strength, high-hardness binders and drilling tools formed using the same |
| CN102796933A (zh) * | 2012-09-04 | 2012-11-28 | 四川大学 | 一种基于高熵合金粘结相的含氮硬质合金及其制备方法 |
| CN102889057A (zh) * | 2012-10-09 | 2013-01-23 | 吉林大学 | 一种高效耐磨切削工具 |
| CN104968814A (zh) * | 2012-12-31 | 2015-10-07 | 史密斯国际有限公司 | 低熔点金属粘合剂 |
| CN106270480A (zh) * | 2015-05-22 | 2017-01-04 | 江苏益林金刚石工具有限公司 | 一种预合金胎体粉末 |
| CN105798290B (zh) * | 2016-04-15 | 2018-02-06 | 无锡钻探工具厂有限公司 | 一种用金刚石制粒实现金刚石在胎体中均布的方法 |
| CN106636852A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-05-10 | 海门市万家建材有限公司 | 一种预合金胎体粉末 |
| CN108425035A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-08-21 | 中原工学院 | Pdc钻头浸渍合金及其制备方法 |
| CN109128181A (zh) * | 2018-07-26 | 2019-01-04 | 铜陵长江金刚石工具有限责任公司 | 一种高强金刚石刀齿的制造方法 |
| CN109518057A (zh) * | 2018-10-11 | 2019-03-26 | 东莞理工学院 | 一种由高熵合金钴镍铁铝铜粘结的碳化钨材料及其制备方法和应用 |
| CN109295373A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-02-01 | 江西理工大学 | 一种高熵合金的应用及其制备方法 |
| CN109252081A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-22 | 华南理工大学 | 一种高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金及其制备方法 |
| CN109338202A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-02-15 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种高强韧耐磨高熵铜合金 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113234982A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-08-10 | 四川大学 | 一种pdc钻头胎体材料制备方法 |
| CN113249605A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-08-13 | 四川大学 | 一种金属陶瓷胎体材料制造方法 |
| CN113234982B (zh) * | 2021-04-21 | 2022-02-08 | 四川大学 | 一种pdc钻头胎体材料制备方法 |
| CN114131025A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-04 | 自贡长城表面工程技术有限公司 | 一种硬质合金径向轴承及其生产方法 |
| CN114131025B (zh) * | 2021-12-01 | 2023-08-04 | 自贡长城表面工程技术有限公司 | 一种硬质合金径向轴承及其生产方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110643880B (zh) | 2020-11-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110643880B (zh) | 一种钻头胎体材料及其制备方法 | |
| CN109252081B (zh) | 一种高熵合金粘结相超细碳化钨硬质合金及其制备方法 | |
| US7661491B2 (en) | High-strength, high-toughness matrix bit bodies | |
| US8211203B2 (en) | Matrix powder for matrix body fixed cutter bits | |
| CA2576072C (en) | High-strength, high-toughness matrix bit bodies | |
| US6287360B1 (en) | High-strength matrix body | |
| US7807099B2 (en) | Method for forming earth-boring tools comprising silicon carbide composite materials | |
| CN103614604B (zh) | 用于采矿用旋转钻进切削钻头的硬质合金及其制备方法 | |
| US8016057B2 (en) | Erosion resistant subterranean drill bits having infiltrated metal matrix bodies | |
| US8602129B2 (en) | Matrix body fixed cutter bits | |
| KR20130108248A (ko) | 코발트-규소 합금 결합제를 갖는 초경합금 조성물 | |
| CN100595417C (zh) | 聚晶金刚石复合片钻头胎体的制备方法 | |
| US20100104874A1 (en) | High pressure sintering with carbon additives | |
| CN110684935B (zh) | 一种钻头胎体材料及其制备方法 | |
| CN109295373A (zh) | 一种高熵合金的应用及其制备方法 | |
| CN110964965A (zh) | 一种水刀用高熵合金粘结相碳化钨硬质合金及其制备方法 | |
| US6682580B2 (en) | Matrix powder for the production of bodies or components for wear-resistant applications and a component produced therefrom | |
| CN110157969B (zh) | 一种含微量钴的超粗碳化钨硬质合金的制备方法 | |
| KR100700197B1 (ko) | 탈황용 코발트 성분을 함유하는 촉매 스크랩을 재활용하여코발트 함유된 소결 합금 제조 방법 | |
| CN113634752A (zh) | 一种高强韧多晶硬质合金挤压圆棒的制作方法 | |
| CN116748513A (zh) | 一种孕镶金刚石钻头胎体、钻头及钻头的制备方法 | |
| CN114082955A (zh) | 一种高性能胎体钻头的制造方法 | |
| CN115505776A (zh) | 一种用于工程截齿制造的硬质合金材料及其制备方法 | |
| CN114210983A (zh) | 一种添加Ti粉原位生成(Ti,W)C增强WC-Ni3Al复合材料的制备方法 | |
| CN110923492A (zh) | 一种硬质合金的制备方法及制砂用复合耐磨锤头 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 510000 363 Changxin Road, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong. Patentee after: Institute of materials and processing, Guangdong Academy of Sciences Address before: 510000 363 Changxin Road, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong. Patentee before: Guangdong Institute Of Materials And Processing |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240112 Address after: 510000 363 Changxin Road, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong. Patentee after: Institute of new materials, Guangdong Academy of Sciences Address before: 510000 363 Changxin Road, Tianhe District, Guangzhou, Guangdong. Patentee before: Institute of materials and processing, Guangdong Academy of Sciences |