KR20060125796A - 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물 - Google Patents

하이브리드 시멘트 카바이드 복합물 Download PDF

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KR20060125796A
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cement carbide
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cement
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프라카쉬 케이. 미르챈다니
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티디와이 인더스트리스, 인코포레이티드
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Abstract

본원 발명의 구체예는 시멘트 카바이드 분산 상 및 시멘트 카바이드 연속 상을 포함하는 하이브리드 복합물 재료를 포함한다. 구체예의 분산 상의 근접비는 0.48 이하일 수 있다. 하이브리드 복합물 재료는 연속 상의 경도보다 큰 분산 상의 경도를 가질 수 있다. 예를 들면, 하이브리드 복합물 재료의 특정 구체예에서, 분산 상의 경도는 88 HRA 이상 95 HRA 이하이며, 연속 상의 경도는 78 이상 91 HRA 이하이다. 추가적인 구체예는 분산 상의 부피 분율이 50 부피% 미만인 제 1 시멘트 카바이드 분산 상과 제 2 시멘트 카바이드 연속 상을 포함하는 하이브리드 복합물 재료를 포함할 수 있는데, 여기서 분산 상의 근접비는 복합물 재료에서 분산 상의 부피 분율의 1.5배 이하이다. 본원 발명은 또한 분산 시멘트 카바이드 그레이드의 부분적으로 및/또는 완전히 소결된 입자와 연속 시멘트 카바이드 그레이드의 "그린" 및/또는 비소결된 입자를 혼합하여 혼합물을 제공함에 의한 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물 제조 방법을 포함한다. 이후 이 혼합물을 치밀화시켜 치밀체(compact)를 형성할 수 있다. 마지막으로, 치밀체는 소결되어 하이브리드 시멘트 카바이드를 형성할 수 있다.

Description

하이브리드 시멘트 카바이드 복합물{HYBRID CEMENTED CARBIDE COMPOSITES}
기술의 배경
기술 분야
본 발명은 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물 및 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물 제조 방법에 관계한다. 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물의 구체예는 전통적인 시멘트 카바이드가 사용되는 적용 어디에서도 사용될 수 있지만, 추가적으로 전통적인 시멘트 카바이드보다 개선된 인성 및 내마모성을 요하는 적용에서도 사용될 수 있는데, 이러한 적용에는 오일과 가스 탐사를 위하여 사용되는 드릴 비트의 절삭 요소, 금속의 열간 압연을 위한 롤, 등이 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
기술 배경의 설명
전통적인 시멘트 카바이드는 연속 결합제 상(phase) 전체에 고루 분산된 금속 카바이드 경질 상이다. 전형적으로 분산 상은 예를 들어, 티타늄, 바나듐, 크롬, 지르코늄, 하프늄, 몰리브덴, 니오븀, 탄탈륨 및 텅스텐과 같은 전이 금속의 하나 이상의 카바이드 입자를 포함한다. 금속 카바이드 입자들을 함께 결합시키거나 "시멘트화"시키는데 사용되는 결합제 상은 일반적으로 코발트, 니켈, 철 또는 이들 금속의 합금 중 하나 이상이다. 또한 다른 성질을 강화시키기 위하여 크롬, 몰리브덴, 루테늄, 붕소, 텅스텐, 탄탈륨, 티타늄, 니오븀 등과 같은 합금 원소가 첨가될 수도 있다. 분산 상과 연속 상의 조성, 분산 상의 입자 크기, 이들 상의 부피 분율, 그밖의 다른 성질들 중 하나 이상을 변화시켜 다양한 시멘트 카바이드 그레이드(grade)를 제조한다. 분산 경질 상으로서 텅스텐 카바이드 및 결합제 상으로서 코발트에 기초한 시멘트 카바이드는, 구입가능한 다양한 금속 카바이드-결합제 조합 중에서 상업적으로 가장 중요하다.
코발트 결합제내에 텅스텐 카바이드를 가지는 시멘트 카바이드 그레이드는 상업적으로 유리한 강도, 파열 인성 및 내마모성의 조합을 가진다. "강도"는 재료가 파열 또는 부서지는 응력이다. "파열 인성"은 파열 이전에 에너지를 흡수하고 가소성적으로 변형하는 재료의 능력이다. 인성은 기점으로부터 파열점까지 응력-변형 곡선 이하의 면적에 비례한다. MCGROW-HILL DICTIONARY OF SCIENTIFIC AND TECHNICAL TERMS (제5판. 1994)을 참조하라. "내마모성"은 표면에 대한 손상을 견디는 재료의 능력이다. 마모는 일반적으로 재료와 접촉 표면 또는 물질 사이의 상대적 움직임으로 인한 재료의 점진적 손실에 관계한다. METALS HANDBOOK DESK EDITION (제2판. 1998)을 참조하라.
시멘트 카바이드의 강도, 인성 및 내마모성은 분산 경질 상의 평균 입자 크기 및 전통적인 시멘트 카바이드에 존재하는 결합제 상의 부피(또는 중량) 분율에 관계한다. 일반적으로, 텅스텐 카바이드의 평균 입자 크기의 증가 및/또는 코발트 결합제의 부피 분율의 증가는 파열 인성의 증가를 가져올 것이다. 그러나 인성에 있어서의 이러한 증가는 일반적으로 내마모성의 감소를 수반한다. 그러므로 시멘트 카바이드 야금학자는 요구되는 적용을 위한 그레이드를 고안하기 위하여 시도하면서 높은 내마모성 및 높은 파열 인성을 가지는 시멘트 카바이드를 개발하기 위하여 도전하고 있다.
도 1은 텅스텐 카바이드와 코발트를 포함하는 전통적인 시멘트 카바이드 그레이드에서 파열 인성과 내마모성 간에 존재하는 관계를 도시한다. 특정한 전통적인 시멘트 카바이드 그레이드의 파열 인성 및 내마모성은 전형적으로 도시된 실선 1을 둘러싸는 좁은 밴드 안에 속할 것이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 시멘트 카바이드는 일반적으로 적어도 두 개의 그룹으로 분류될 수 있다: (i) 구역 I에 도시된 비교적 단단한 그레이드; 및 (ii) 구역 II에 도시된 비교적 내마모성을 띠는 그레이드. 일반적으로 구역 II의 내마모성 그레이드는 비교적 작은 텅스텐 카바이드 입자 크기 (전형적으로 약 2㎛ 및 그 미만) 및 약 3 중량% 내지 약 15 중량% 범위의 코발트 함량에 기초한다. 구역 II의 그레이드들은 날카로운 절단 엣지를 지지하는 이들의 능력 및 이들의 높은 수준의 내마모성으로 인하여 금속과 그 밖의 다른 재료들을 절삭 및 성형하기 위한 공구에 가장 많이 사용된다.
역으로, 구역 I의 비교적 단단한 그레이드는 비교적 굵은 텅스텐 카바이드 입자 (전형적으로 약 3 ㎛ 및 그 이상)와 약 6 중량% 내지 약 30 중량% 범위의 코발트 함량에 기초한다. 굵은 텅스텐 카바이드 입자에 기초한 그레이드들은 재료가 쇼크 및 충격을 겪으며, 또한 연마 마모 및 열 피로(thermal fatigue)를 겪을 수 있는 적용에서 광범위하게 사용된다. 굵은-입자 그레이드를 위한 통상적인 적용은 채광(mining) 및 지표 드릴링(earth drilling), 금속의 고온 압연 및 예컨대 냉간 압조와 같은 금속의 충격 형성을 위한 공구를 포함한다.
도 1은 파열 인성의 큰 증가를 가져오는 전통적인 기술을 사용하여 구역 I의 시멘트 카바이드 그레이드의 내마모성을 조금 개선시키는 것을 나타낸다. 그러므로 인성을 현저히 감소시키지 않는 범위 내에서 시멘트 카바이드 그레이드의 내마모성을 증가시키기 위한 새로운 기술에 대한 필요가 존재한다.
특정 제한 내에서, 시멘트 카바이드의 내마모성은 경질 상의 입자 크기 보다 경질 상의 함량에 더욱 밀접하게 연관되어 있다. 그러므로 주어진 수준의 내마모성에서 개선된 인성을 수득하기 위한 논리적인 방법은 주어진 코발트 함량에서 경질 상의 텅스텐 카바이드 입자 크기를 증가시키는 것이다. 실제로, 이것은 연마, 쇼크, 충격 열 피로가 존재하는 적용을 위한 그레이드를 고안하는 동안 사용된 가장 통상적인 접근이었다. 그러나 텅스텐 카바이드 입자 크기의 제조에 대한 실제적인 제한이 존재한다. 또한, 큰 텅스텐 카바이드 입자는 고유의 취성으로 인하여 연마 마모를 거칠 때 균열 및 파열하는 경향이 있다. 그러므로 연마 마모율은 본질적으로는 임의의 크기 수준 미만에서 텅스텐 카바이드 입자 크기와 무관하지만, 텅스텐 카바이드 입자 크기가 특정 최적 크기를 능가할 때 관찰되는 연마 마모율은 현저하게 증가할 수 있다. 그러므로 주어진 코발트 함량에서 텅스텐 카바이드 입자 크기를 증가시키는 것은 주어진 내마모성 수준에서 개선된 인성을 제공할 수 있는 하나의 기술이지만, 이러한 방법의 실제적인 유용성은 제한되어 있다.
시멘트 카바이드의 성질을 개선시키기 위하여 사용되는 또다른 기술은 미국 특허 제 4,956,012호에 기술되어 있다. 이 특허는 개개의 시멘트 카바이드의 성질에 대한 중간적인 성질을 보이는 두 개의 시멘트 카바이드 복합물을 제조하는 방법을 설명한다. 복합물 시멘트 카바이드를 제조하는 방법은 하나의 시멘트 카바이드의 비소결 또는 그린 입자들을 상이한 시멘트 카바이드 그레이드의 비소결 또는 그린 입자들과 건식 혼합하고, 전통적인 수단을 사용하여 치밀화(consolidating)하고 소결하는 것으로 구성된다. 성질의 개선은 이러한 방법에 의하여 구현되지만, 비소결 시멘트 카바이드 그레이드의 입자들은 분말 치밀화, 전형적으로 분말 압축 작업에 의한 분말 치밀화 동안 붕괴하여, 다른 그레이드의 입자내에서 맞물려진 하나의 시멘트 카바이드 그레이드로 구성된 최종 재료의 마이크로구조를 초래한다. 도 2, 4A, 및 5A를 참조하라. 이러한 기술은 두 그레이드 중 어느 하나의 구역의 형상을 제어하는 능력을 제한한다. 이러한 복합물 시멘트 카바이드에서는 마이크로구를 제어할 수 없기 때문에, 일단 시작된 균열은 경질 그레이드의 연속 경로를 통하여 용이하게 전파될 수 있다. 그러므로 이러한 복합물은 깨지고 파열되는 경향이 있으며, 벌크 복합물의 파열 인성은 가장 낮은 파열 인성을 가지는 시멘트 카바이드 상, 전형적으로 경질 상의 파열 인성보다 현저히 높지는 않다. 미국 특허 제 4,956,012호의 방법에 의하여 제조된 도 2의 복합물은 0.30의 더욱 경질인 상의 부피 분율 및 약 0.52로 계산된 경질 상 근접비를 가진다.
전술한 바에 의하여 나타내어 지는 바와 같이, 강도, 높은 파열 인성 및 내마모성을 가지며, 이러한 성질 중 하나가 그밖의 다른 성질을 강화시키는 것을 현 저히 손상시키지 않는 복합물 제조 방법은 매우 이로울 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1은 전통적인 시멘트 카바이드에서 파열 인성과 내마모성 간의 관계를 도시하는 그래프이다;
도 2는 선행 기술의 하이브리드 시멘트 카바이드를 100배 확대한 현미경 사진이다;
도 3은 분산 상과 연속 매트릭스 상을 포함하는 재료의 근접비를 결정하는 단계의 방법의 그래프 그림이다;
도 4A는 0.30의 분산 상의 부피 분율 및 0.50의 근접비를 가지는, 선행 기술의 방법에 의하여 제조된 하이브리드 시멘트 카바이드의 현미경 사진이며, 도 4A의 하이브리드 시멘트 카바이드는 12.8 Mpa.m1/2의 팜퀴스트 인성(Palmquist toughness)을 가진다;
도 4B는 0.30의 분산 상의 부피 분율 및 0.31의 근접비를 가지는, 본원 발명의 방법의 구체예에 의하여 제조된 하이브리드 시멘트 카바이드의 현미경 사진이며, 도 4B의 하이브리드 시멘트 카바이드는 15.2 Mpa.m1/2의 팜퀴스트 인성을 가진다;
도 5A는 0.45의 분산 상의 부피 분율 및 0.75의 근접비를 가지는, 선행 기술의 방법에 의하여 제조된 하이브리드 시멘트 카바이드의 현미경 사진이며, 도 5A의 하이브리드 시멘트 카바이드는 10.6 Mpa.m1/2의 팜퀴스트 인성을 가진다;
도 5B는 0.45의 분산 상의 부피 분율 및 0.48의 근접비를 가지는, 본원 발명의 방법의 구체예에 의하여 제조된 하이브리드 시멘트 카바이드의 현미경 사진이며, 도 5B의 하이브리드 시멘트 카바이드는 13.2 Mpa.m1/2의 인성을 가진다;
도 6A는 0.09의 분산 상의 부피 분율 및 0.12의 근접비를 가지는 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예의 현미경 사진이다;
도 6B는 도 6A의 하이브리드 시멘트 카바이드의 분산 상 및 연속 상과 유사한 조성을 가지는 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예의 현미경 사진이지만, 도 6B의 하이브리드 시멘트 카바이드는 0.22의 분산 상의 부피 분율 및 0.26의 근접비를 가진다;
도 6C는 도 6A의 하이브리드 시멘트 카바이드의 분산 상 및 연속 상과 유사한 조성을 가지는 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예의 현미경 사진이지만, 도 6C의 하이브리드 시멘트 카바이드는 0.35의 분산 상의 부피 분율 및 0.39의 근접비를 가진다; 그리고
도 7은 전통적인 상업적 시멘트 카바이드의 그레이드 및 연속 상의 전통적인 그레이드 및 비교적 경질인 분산 상의 시멘트 카바이드를 포함하는 본원 발명의 하이브리드 시멘트 카바이드의 몇가지 구체예의 성질을 도시하는 그래프이다.
요약
본원 발명의 구체예는 시멘트 카바이드 분산 상 및 제 2 시멘트 카바이드 연속 상을 포함하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물을 포함한다. 구체예의 분산 상의 근접비는 0.48 이하일 수 있다. 이 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물은 연속 상의 경도보다 더 큰 분산 상의 경도를 가질 수 있다. 예를 들면, 하이브리드 복합물 재료의 특정 구체예에서, 분산 상의 경도는 88 HRA 이상 95 HRA 이하이며, 연속 상의 경도는 78 이상 91 HRA 이하이다.
또다른 구체예는 분산 상의 부피 분율이 50 부피% 미만인 제 1 시멘트 카바이드 분산 상 및 제 2 시멘트 카바이드 연속 상을 포함하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물을 포함할 수 있는데, 여기서 분산 상의 근접비는 복합물 재료에서 분산 상의 부피 분율의 1.5배 이하이다.
또한 본원 발명은 분산된 시멘트 카바이드 그레이드의 부분적으로 및 완전히 소결된 입자의 하나 이상을 연속의 시멘트 카바이드 그레이드의 그린 및 비소결 입자의 하나 이상과 혼합하여 혼합물을 제공함에 의한 하이브리드 시멘트 카바이드 혼합물 제조 방법을 포함한다. 이후 혼합물은 치밀화되어 치밀체(compact)를 형성한다. 마지막으로, 치밀체는 소결되어 하이브리드 시멘트 카바이드를 형성할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 전통적인 시멘트 카바이드에서 파열 인성과 내마모성 간의 관계를 도시하는 그래프이다;
도 2는 선행 기술의 하이브리드 시멘트 카바이드를 100배 확대한 현미경 사진이다;
도 3은 분산 상과 연속 매트릭스 상을 포함하는 재료의 근접비를 결정하는 단계의 방법의 그래프 그림이다;
도 4A는 0.30의 분산 상의 부피 분율 및 0.50의 근접비를 가지는, 선행 기술의 방법에 의하여 제조된 하이브리드 시멘트 카바이드의 현미경 사진이며, 도 4A의 하이브리드 시멘트 카바이드는 12.8 Mpa.m1/2의 팜퀴스트 인성(Palmquist toughness)을 가진다;
도 4B는 0.30의 분산 상의 부피 분율 및 0.31의 근접비를 가지는, 본원 발명의 방법의 구체예에 의하여 제조된 하이브리드 시멘트 카바이드의 현미경 사진이며, 도 4B의 하이브리드 시멘트 카바이드는 15.2 Mpa.m1/2의 팜퀴스트 인성을 가진다;
도 5A는 0.45의 분산 상의 부피 분율 및 0.75의 근접비를 가지는, 선행 기술의 방법에 의하여 제조된 하이브리드 시멘트 카바이드의 현미경 사진이며, 도 5A의 하이브리드 시멘트 카바이드는 10.6 Mpa.m1/2의 팜퀴스트 인성을 가진다;
도 5B는 0.45의 분산 상의 부피 분율 및 0.48의 근접비를 가지는, 본원 발명의 방법의 구체예에 의하여 제조된 하이브리드 시멘트 카바이드의 현미경 사진이며, 도 5B의 하이브리드 시멘트 카바이드는 13.2 Mpa.m1/2의 인성을 가진다;
도 6A는 0.09의 분산 상의 부피 분율 및 0.12의 근접비를 가지는 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예의 현미경 사진이다;
도 6B는 도 6A의 하이브리드 시멘트 카바이드의 분산 상 및 연속 상과 유사한 조성을 가지는 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예의 현미경 사진이지만, 도 6B의 하이브리드 시멘트 카바이드는 0.22의 분산 상의 부피 분율 및 0.26의 근접비를 가진다;
도 6C는 도 6A의 하이브리드 시멘트 카바이드의 분산 상 및 연속 상과 유사한 조성을 가지는 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예의 현미경 사진이지만, 도 6C의 하이브리드 시멘트 카바이드는 0.35의 분산 상의 부피 분율 및 0.39의 근접비를 가진다; 그리고
도 7은 전통적인 상업적 시멘트 카바이드의 그레이드 및 연속 상의 전통적인 그레이드 및 비교적 경질인 분산 상의 시멘트 카바이드를 포함하는 본원 발명의 하이브리드 시멘트 카바이드의 몇가지 구체예의 성질을 도시하는 그래프이다.
본원 발명의 구체예의 설명
본원 발명의 구체예는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물 및 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물(또는 간단히 "하이브리드 시멘트 카바이드")를 형성하는 방법을 포함한다. 반면에, 시멘트 카바이드는 전형적으로 연속 결합제 상 전체에 고루 분산된 금속 카바이드를 포함하는 복합물 재료이며, 하이브리드 시멘트 카바이드는 제 2 시멘트 카바이드 연속 상 전체에 고루 분산되어, 이로써 시멘트 카바이드를 형성하는 하나의 시멘트 카바이드 그레이드 일 수 있다. 각각의 시멘트 카바이드의 금속 카바이드 경질 상은 전형적으로 예를 들어, 티타늄, 바나듐, 크롬, 지르코늄, 하프늄, 몰리브덴, 니오븀, 탄탈륨 및 텅스텐과 같은 전이 금속의 하나 이상의 카바이드 입자를 포함한다. 금속 카바이드 입자를 함께 결합시키거나 "시멘트화"시키는데 사용되는 연속 결합제 상은 일반적으로 코발트, 니켈, 철 또는 이들 금속의 합금이다. 추가적으로, 다른 성질을 강화시키기 위하여 크롬, 몰리브덴, 루테늄, 붕소, 텅스텐, 탄탈륨, 티타늄, 니오븀 등과 같은 합금 원소를 첨가할 수도 있다. 본원 발명의 하이브리드 시멘트 카바이드는 다른 하이브리드 시멘트 카바이드보다 낮은 근접비 및 다른 시멘트 카바이드에 비하여 개선된 성질을 가진다.
하이브리드 시멘트 카바이드 제조 방법의 구체예는 분산 시멘트 카바이드 상의 낮은 근접비를 가진 이러한 재료를 형성하는 것을 허용한다. 복합물 구조에서 분산 상 근접성의 정도는 근접비, Ct로서 나타내어질 수 있다. Ct는 본원에 참고문헌으로 첨부되어 있는 Underwood, Quantitative Microscopy, 279-290 (1968)에 설명된 정량적 금속조직학 기술을 사용하여 결정될 수 있다. 이 기술은 재료의 현미경 사진으로서 마이크로구조 위에 놓여진, 공지 길이의 임의적으로 배향된 선들이 특정 구조적 특징을 가지고 만드는 교차점의 수를 결정하는 것으로 구성된다. 분산 상/분산 상 교차점과 선에 의하여 만들어진 총 교차점의 수(NL αα)와 분산 상/연속 상 경계면과 교차점의 수(NL αβ)를 센다. 도 3은 NL αα 와 NL αβ 값이 수득되는 절차를 도식적으로 설명한다. 도 3에서, (10)은 일반적으로 연속 상 (14), β에서 α상의 분산 상 (12)를 포함하는 복합물을 가리킨다. 근접비, Ct는 Ct = 2 NL αα/(NL αβ + 2 NLαα) 등식에 의하여 계산된다.
근접비는 그밖의 다른 분산된 제 1 상 입자들과 접촉하고 있는 분산 상 입자들의 표면적의 평균 분율의 측정이다. 비율은 분산된 입자들의 분포가 완전히 분산된 구조에서 완전히 응집된 구조까지 변화함에 따라 0 내지 1까지 변화할 수 있다. 근접비는 분산 상 구역의 부피 분율 또는 크기에 상관없이 분산 상의 근접성 정도를 설명한다. 그러나, 전형적으로, 더 높은 분산 상의 부피 분율에 대하여, 분산 상의 근접비 또한 보다 더 높아질 것이다.
단단한 시멘트 카바이드 분산 상을 가지는 하이브리드 시멘트 카바이드의 경우, 근접비가 낮을 수록, 균열이 연속 경질 상 구역을 통하여 전파되지 않게 될 기회가 더 많아진다. 예컨대, 지표-드릴링 비트와 같은 하이브리드 시멘트 카바이드 제품의 전체 인성의 감소를 초래하는 이러한 균열 과정은 누적 효과를 가지는 반복적 과정일 수 있다. 균열된 비트를 교체하는 것은 시간이 소비되고 비용이 든다.
특정 구체예에서, 하이브리드 시멘트 카바이드는 약 2 내지 약 40 부피%의 분산 상 시멘트 카바이드 그레이드를 포함할 수 있다. 그 밖의 다른 구체예에서, 하이브리드 시멘트 카바이드는 약 2 내지 약 30 부피%의 분산 상 시멘트 카바이드 그레이드를 포함할 수 있다. 또한 또 다른 적용에서, 하이브리드 시멘트 카바이드에서 6 내지 25 부피%의 분산 상의 시멘트 카바이드를 가지는 것이 바람직할 수 있다.
하이브리드 시멘트 카바이드는 상기 논의한 바와 같이 도 1의 구역 I의 시멘트 카바이드 그레이드와 구역 II의 시멘트 카바이드 그레이드를 포함하는 하이브리드 시멘트 카바이드와 같은 시멘트 카바이드의 복합물로서 정의될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예는 연속 시멘트 카바이드 상 및 분산 시멘트 카바이드 상을 가지는데, 여기서 연속 상의 시멘트 카바이드는 분산 상의 시멘트 카바이드와 다른 적어도 하나의 성질을 가진다. 하이브리드 시멘트 카바이드(40)의 예는 도 4A에 도시되어 있다. 선행 기술 방법에 의하여 제조된 도 4의 하이브리드 시멘트 카바이드(40)은 2055TM으로서 판매되는 상업적으로 구입가능한 시멘트 카바이드의 연속 상(41)을 가지며, 보통의 경도를 가지는 2055TM는 내마모성 시멘트 카바이드이다. 2055TM는 10 중량%의 코발트 결합제 농도 및 90 중량%의 텅스텐 카바이드 농도, 4㎛ 내지 6㎛의 평균 입자 크기를 가지는 시멘트 카바이드이다. 생성된 2055TM의 성질은 87.3 HRA의 경도, 0.93 10/mm3의 내마모성, 17.4 Mpa.m1/2의 팜퀴스트 인성이다. 도 4A의 하이브리드 시멘트 카바이드(40)는 높은 내마모성을 가지는 경질 시멘트 카바이드인 FK10F로서 판매되는 상업적으로 구입가능한 시멘트 카바이드의 분산 상(42)을 가진다. FK10FTM은 약 0.8 ㎛의 평균 입자 크기를 가지는, 6 중량%의 코발트 결합제 농도와 94 중량%의 텅스텐 카바이드 농도를 가지는 시멘트 카바이드이다. 생성된 FK1OFTM의 성질은 93 HRA의 경도, 6.6 10/mm3의 내마모성, 및 9.5 Mpam1 /2의 팜퀴스트 인성이다.
하이브리드 시멘트 카바이드(40)은 분산 상을 형성하기 위한 하나의 시멘트 카바이드 그레이드의 비소결 또는 "그린" 입자 30 부피%와 연속 상을 형성하기 위한 또다른 하나의 시멘트 카바이드 그레이드의 비소결 또는 "그린"입자 70 부피%를 간단히 혼합함에 의하여 제조되었다. 이후 혼합물이 압축에 의하여와 같이 치밀화되고, 전통적인 수단을 사용하여 후속적으로 소결된다. 생성된 하이브리드 시멘트 카바이드(40)은 0.5의 경질 상 근접비와 12 Mpam1 /2의 팜퀴스트 인성을 가진다. 도 4A에서 볼 수 있는 바와 같이, 분산 상의 비소결 입자들은 분말 압축 방향으로 무너져서, 분산 상(42)의 영역들 사이에 형성되는 연결을 가져온다. 그러므로 분산 상의 연결로 인하여, 생성된 하이브리드 시멘트 카바이드는 약 0.5의 경질 상 근접비를 가진다. 분산 상 사이의 연결은 하나의 분산된 영역에서 시작하는 균열이 더 단단한 연속 상(41)로 합류함에 의하여 진정되는 것이 아니라, 경질 분산 상(42)를 통해 용이하게 연속 경로를 따르게 한다. 그러므로 비록 하이브리드 시멘트 카바이드가 인성에서 어느 정도 개선을 가진다 하더라도, 생성된 하이브리드 시멘트 카바이드는 더 단단한 연속 상보다는 경질의 분산 상에 더 가까운 인성을 가진다.
본원 발명자는 개선된 성질을 가지는 하이브리드 시멘트 카바이드 제조 방법을 발견하였다. 하이브리드 시멘트 카바이드 제조 방법은 적어도 하나의 부분적으로 및 완전히 소결된 분산 시멘트 카바이드 그레이드 입자를 적어도 하나의 그린 및 비소결된 연속 시멘트 카바이드 그레이드 입자와 혼합하는 것을 포함한다. 이후 혼합물은 전통적인 수단을 사용하여 치밀화되고 소결된다. 분산 상 입자의 부분적 또는 완전한 소결은 입자를 강화시키는 결과를 가져온다("그린"입자에 비교할 때). 차례로, 분산 상의 강화된 입자들은 혼합물의 치밀화 동안 붕괴하는 것에 대한 증가된 내성을 가질 것이다. 분산 상의 입자들은 원하는 분산 상의 강도에 따라 약 400 내지 약 1300℃ 범위의 온도에서 부분적으로 또는 완전히 소결될 수 있다. 입자들은 수소 소결 및 진공 소결과 같은 다양한 수단에 의하여 소결될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 입자들의 소결은 윤활성의 제거, 산화물 환원, 치밀화, 및 마이크로구조 발달을 야기할 수 있다. 혼합에 앞서 분산 상 입자들의 부분적 또는 완전한 소결 방법은 혼합물 치밀화 동안에 분산 상 붕괴의 감소를 초래한다.
이러한 하이브리드 시멘트 카바이드 제조 방법의 구체예는 더 낮은 분산 상 근접비를 가지는 하이브리드 시멘트 카바이드 형성을 가능하게 한다. 도 4B와 5B를 보라. 하나 이상의 시멘트 카바이드 입자들은 혼합에 앞서 부분적으로 또는 완전히 소결되기 때문에, 소결된 입자들은 혼합 후 치밀화 동안 붕괴하지 않으며, 생성된 하이브리드 시멘트 카바이드의 근접성은 낮다. 일반적으로 말하자면, 분산 상 시멘트 카바이드 입자 크기가 크고 연속 시멘트 카바이드 상 입자 크기가 작을 수록, 경질 그레이드의 임의의 부피 분율에서의 근접비는 낮아진다. 도 4B, 5B, 6A, 6B, 및 6C에 도시되어 있는 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예는 약 1000℃에서 분산 상 시멘트 카바이드 입자들을 먼저 소결시킴에 의하여 제조되었다.
실시예 1
본원 발명의 방법에 의하여 하이브리드 시멘트 카바이드가 제조되었다. 도 4B를 보라. 도 4B에 도시된 하이브리드 시멘트 카바이드(45)의 구체예에서, 연속 상(46)은 단단한 내균열성 상이며, 분산 상(47)은 경질의 내마모성 상이다. 도 4B의 구체예의 두 상의 조성 및 부피비는 상기 설명된 도 4A의 하이브리드 시멘트 카바이드와 동일하다. 그러나 하이브리드 시멘트 카바이드의 제조 방법은 상이하며, 생성된 하이브리드 시멘트 카바이드 마이크로구조 및 성질에 있어서의 차이점은 현저하다. 분산 상(47)의 입자들은 혼합하기에 앞서 소결되었기 때문에, 분산 상(47)의 입자들은 혼합물의 치밀화시에 현저히 붕괴하지 않았으며, 0.31의 도 4B에 도시된 구체예의 근접비를 결과하였다. 본 실시예의 근접비는 각각 0.52 및 0.5의 근접비를 가지는 도 2 및 도 4A에 나타난 하이브리드 시멘트 카바이드의 근접비보다 상당히 작다. 근접비의 감소는 하이브리드 시멘트 카바이드의 벌크 성질에 상당한 영향을 미친다. 도 4B에 도시된 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예의 경도는, 도 4A에 도시된 하이브리드 시멘트 카바이드보다 18% 이상 증가한 15.2 Mpa.m1/2이다. 이는 분산 상 구역 사이의 더 적은 수의 상호연결의 결과인 것으로 생각되며, 그러므로 경질의 분산 상 구역(47) 중 어느 한 곳에서 시작하는 균열 전파는 더 단단한 연속 상(46)에 의하여 전파되지 않을 것이다. 본원 발명의 방법은 하이브리드 시멘트 카바이드의 근접비를 하이브리드 시멘트 카바이드에서 분산 상의 부피 분율의 1.5배 미만으로 제한가능하게 하며, 특정 적용에서는 하이브리드 시멘트 카바이드 의 근접비를 분산 상의 부피 분율의 1.2배 미만으로 제한하는 것이 유리할 수 있다.
실시예 2
본원 발명의 방법에 의하여 하이브리드 시멘트 카바이드가 제조되었다. 경질의 시멘트 카바이드 FK10FTM 입자들은 1000℃에서 소결되었다. 소결된 FK10FTM 시멘트 카바이드 입자들은 "그린" 또는 비소결 2055TM 시멘트 카바이드 입자들과 혼합되었다. 이후 소결 및 비소결 입자들을 포함하는 혼합물은 전통적인 수단을 사용하여 치밀화되고 소결되었다. 딱딱한 다이에서의 기계적 또는 수압 프레싱, 습식-백 또는 건식-백 등압성 프레싱(wet-bag or dry-bag isostatic pressing)과 같은 전통적인 기술을 사용한 분말 치밀화가 사용될 수 있다. 마지막으로, 전통적인 진공 로의 액상 온도에서 또는 SinterHip 로의 고압에서 소결이 수행될 수 있다. 도 5B를 보라. 도 5B에 도시된 하이브리드 시멘트 카바이드(55)의 구체예에서, 연속 상(56)은 단단한 내균열 상이며 분산 상(57)은 경질의 내마모 상이다. 도 5B의 구체예의 두가지 상의 조성 및 부피비는 상기 설명된 전통적인 방법에 의하여 제조된 도 5A의 하이브리드 시멘트 카바이드와 동일하다. 도 5A 및 5B의 하이브리드 시멘트 카바이드 모두의 분산 상의 부피 분율은 0.45이다. 그러나 하이브리드 시멘트 카바이드 제조 방법은 상이하며, 생성된 하이브리드 시멘트 카바이드 마이크로 구조 및 성질면에서도 현저히 상이하다. 분산 상(57)의 입자들이 혼합 이전에 소결되었기 때문 에, 분산 상(57)의 입자들은 혼합물의 치밀화 시 붕괴하지 않았으며, 도 5B에 도시된 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예의 근접비는 0.48이었다. 본 실시예의 근접비는 0.75의 근접비를 가지는 도 5A에 도시된 하이브리드 시멘트 카바이드의 근접비보다 현저히 작다. 근접비의 감소는 하이브리드 시멘트 카바이드의 벌크 성질에 상당히 영향을 미친다. 도 5B에 도시된 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예의 팜퀴스트 인성은, 도 5A에 도시된 하이브리드 시멘트 카바이드의 팜퀴스트 인성인 10.6 Mpa.m1/2 보다 25% 증가한 13.2 Mpa.m1/2이다. 이 또한 분산 상 간의 상호연결의 감소로 인한 것으로 생각되며, 그러므로 경질의 분산 상(57)에서 시작하는 균열 전파는 더 단단한 연속 상(56)에 의하여 전파되지 못할 것이다.
표 1에서 볼 수 있는 상업적으로 구입가능한 시멘트 카바이드 그레이드를 사용하여 본원 발명의 방법에 의해 몇가지 추가적인 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예들이 제조되었다. 각각의 이러한 상업적으로 구입가능한 시멘트 카바이드 그레이드는 Allegheny Technologies Corporation 사의 Firth Sterling division로부터 구입가능하다.
상업적으로 구입가능한 시멘트 카바이드 그레이드의 특성
그레이드 조성 (중량%) 평균 WC 입자 크기 (㎛) 경도 ( HRA ) 내마모성 (10/ mm 3 ) 팜퀴스트 인성 ( Mpa .m 1/2 )
Co WC
FK10F TM 6 94 0.8 93.0 6.6 9.5
AF63 TM 6 94 4-6 90.0 1.43 13.2
2055 TM 10 90 4-6 87.3 0.93 17.4
R-61 TM 15 85 3-5 85.9 0.73 22.7
H-25 TM 25 75 3-5 82.2 0.5 35.5
그러나 이러한 그레이드들은 실시예로서 제공되는 것이며, 분산 상 또는 연속 상 중 어느 하나를 위하여 본원 발명의 구체예에서 사용될 수 있는 가능한 시멘트 카바이드들을 배제하는 것은 아님을 이해하여야 한다.
FK10FTM의 분산 상 및 AF63TM의 연속 상을 사용하여 본원 발명의 두 가지 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예가 제조되었다. 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, FK10FTM 및 AF63TM는 유사한 코발트 결합제 농도를 가지지만, AF63TM의 텅스텐 카바이드의 평균 입자 크기는 FK10FTM 그레이드 보다 더 크다.
FK10F TM 의 분산 상 및 AF63 TM 의 연속 상을 가지는 하이브리드 시멘트 카바이드
샘플 번호 분산 상의 부피 분율 내마모성 (10/ mm 3 ) 팜퀴스트 인성 ( Mpa .m 1/2 ) 경도 ( HRA ) 분산 상의 근접비 분산 상의 부피분율의 1.5배
1 0.075 1.61 12.2 90.1 0.05 0.113
2 0.18 1.72 10.5 90.4 0.12 0.27
표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 혼합 이전에 이들의 전통적인 그레이드를 사용하여 1000℃에서 소결된 분산 상을 가지는 본원 발명의 방법에 의하여 제조된 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예는 개별적인 시멘트 카바이드 그레이드의 각각의 특성의 바람직한 조합을 가져왔다. 1번 샘플에서, 하이브리드 시멘트 카바이드는 단지 7.5 부피%의 경질 그레이드 시멘트 카바이드 FK10FTM만을 포함하지만, 내마모성은 12% 이상 증가하였고 인성은 단지 7.5% 만 감소하였다.
FK10F TM 의 분산 상 및 2055 TM 의 연속 상을 가지는 하이브리드 시멘트 카바이드
샘플 번호 분산 상의 부피 분율 내마모성 (10/ mm 3 ) 팜퀴스트 인성 ( Mpa .m 1/2 ) 경도 ( HRA ) 분산 상의 근접비 분산 상의 부피분율의 1.5배
3 0.09 0.93 17.0 87.3 0.12 0.135
4 0.22 1.40 16.1 88.4 0.26 0.33
5 0.35 1.72 14.1 89.2 0.39 0.53
2055TM 그레이드 시멘트 카바이드의 연속 상을 가지는 하이브리드 시멘트 카바이드의 또다른 구체예가 제조되었다. 2055TM는 단단한 시멘트 카바이드 그레이드이다. 3번, 4번, 그리고 5번 샘플 각각의 횡단면의 현미경 사진이 도 6A, 6B, 및 6C에 각각 나타나있다. 이러한 샘플들 각각의 근접비가 표 3에 나타나있다. 3번 샘플은 단지 9 부피%의 분산 상을 포함하며, 도 6A는 분산 상을 분리한 구역으로 명확히 보여준다. 도 6B 및 도 6C 그리고 표 3에서 보는 바와 같이, 부피 분율이 22% 및 35%로 증가함에 따라, 하이브리드 시멘트 카바이드의 특성은 내마모성 및 경도의 증가를 보이는 경질의 분산 상 특성 쪽으로 더욱 이동하기 시작하지만, 연속 상에서와 같이 균열 전파를 방해하기 위하여 여전히 비교적 높은 인성을 유지한다. 표 3에 나타나 있는 하이브리드 시멘트 카바이드 구체예의 특성은 단단한 시멘트 카바이드 재료의 내마모성은 인성을 적게 감소시킴을 보여준다.
FK10F TM 의 분산 상 및 R-61 TM 의 연속 상을 가지는 하이브리드 시멘트 카바이드
샘플 번호 분산 상의 부피 분율 내마모성 (10/ mm 3 ) 팜퀴스트 인성 ( Mpa .m 1/2 ) 경도 ( HRA ) 분산 상의 근접비 분산 상의 부피분율의 1.5배
6 0.08 0.83 22.2 86.2 0.11 0.12
7 0.20 1.30 20.1 87.5 0.25 0.30
8 0.33 1.72 14.5 88.6 0.40 0.50
하이브리드 시멘트 카바이드의 특성을 가지는 또다른 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예의 실시예가 표 4에 나타나있다. 표 4의 샘플의 구체예들은 R-61TM과 소결된 FK10FTM 입자들을 혼합함에 의하여 제조되었다. R-61TM은 AF63TM 및 2055TM보다 더 단단한 시멘트 카바이드 그레이드이다. 결과는 놀랄만하다. 하이브리드 시멘트 카바이드의 내마모성은 단지 인성이 작게 감소하면서 연속 상의 내마모성 이상으로 현저히 증가한다. 예를 들면, R-61TM에 소결된 FK10FTM의 20 부피%를 첨가하여, 내마모성은 78% 증가하고, 인성은 단지 11% 만큼만 감소한다. 본원 발명의 방법은 시멘트 카바이드의 특성에 현저한 개선을 가져올 수 있다.
FK10F TM 의 분산 상 및 H-25 TM 의 연속 상을 가지는 하이브리드 시멘트 카바이드
샘플 번호 분산 상의 부피 분율 내마모성 (10/ mm 3 ) 팜퀴스트 인성 ( Mpa .m 1/2 ) 경도 ( HRA ) 분산 상의 근접비 분산 상의 부피분율의 1.5배
9 0.07 0.8 33.0 82.2 0.09 0.11
10 0.17 1.04 29.3 84.1 0.21 0.26
11 0.30 1.15 24.6 86.5 0.35 0.45
또한 H-25TM을 연속 상으로서 사용하여 하이브리드 시멘트 카바이드의 구체예를 제조하였다. 특성에 있어서의 유사한 놀랄만한 개선이 표 5에 나타나 있다.
도 7은 1번 내지 11번 샘플로부터 수집한 데이타의 플롯이다. 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 본원 발명의 방법에 의하여 제조된 하이브리드 시멘트 카바이드는 특성, 인성, 및 내마모성의 개선된 조합을 가진다. 본 출원의 복합물은 특히 수많은 적용에 적합한 물품으로 제조될 수 있는데, 그 물품의 예를 들면, 암벽 드릴링 (채굴 및 오일/가스 탐사) 적용, 건축용으로 사용되는 기계류의 마모 부품, 강철 및 그 밖의 다른 금속의 열간 압연에서 및 예컨대 냉간 압조 등과 같은 충격 성형 적용에서의 압연 재료가 있다.
본원의 설명은 본원을 명확히 이해하는데 관계되는 양태들을 설명하는 것으로 이해되어야 한다. 그러므로 당해 분야의 당업자에게 자명한 특정 양태들 그리고 보다 나은 이해를 용이하게 하지 않는 특정 양태들은 본원을 단순화 하기 위하여 제공되지 않았다. 비록 본원이 특정 구체예와 관계하여 설명되었다 하더라도, 당해 분야의 당업자는 전술한 내용을 고려할 때 많은 수정 및 변형이 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 모든 변형 및 수정은 전술한 설명 및 다음의 청구항에 의하여 뒷받침되는 것으로 간주된다.
본원 발명의 시멘트 카바이드 티타늄을 위하여, 크롬, 바나듐, 지르코늄, 하프늄, 탄탈륨, 몰리브덴, 니오븀, 및 텅스텐과 같은(이에 제한되지는 않음) 하나 이상의 전이 금속의 카바이드를 결합제인 코발트, 니켈, 또는 철 또는 이들 금속의 합금에 의하여 함께 시멘트화된 경질 분산 상으로서 또는 연속 상으로서 포함하는 것으로 정의된다. 또한, 결합제 상은 텅스텐, 티타늄, 탄탈륨, 니오븀, 크롬, 몰리브덴, 붕소, 탄소, 실리콘, 및 루테늄, 및 그밖의 다른 원소들과 같은 합금 원소를 최대 25 중량%까지 함유할 수 있다.

Claims (29)

  1. 다음을 포함하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물:
    시멘트 카바이드 분산 상; 및
    시멘트 카바이드 연속 상, 여기서 상기 분산 상의 근접비(contiguity ratio)는 0.48 이하임.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 분산 상의 근접비는 0.4 미만임을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 분산 상의 근접비는 0.2 미만임을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 분산 상의 경도(hardness)는 연속 상의 경도 보다 큰 것을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  5. 제 1항에 있어서, 다음을 더 포함하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물:
    제 2 시멘트 카바이드 분산 상, 여기서 상기 조성물 및 제 2 시멘트 카바이드 분산 상d의 성질 중 적어도 하나는 그 밖의 다른 시멘트 카바이드 분산 상과 상이함을 특징으로 함.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 분산 상은 상기 복합물 재료의 2 내지 50 부피%임을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 분산 상은 상기 복합물 재료의 2 내지 25 부피%임을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 분산 상의 경도는 88 HRA 이상 95 HRA 이하임을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 연속 상의 팜퀴스트 인성(Palmquist toughness)은 10 Mpa.m1/2 보다 큰 것을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 연속 상의 경도는 78 이상 91 HRA 이하임을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 분산 상의 시멘트 카바이드와 상기 연속 상의 시멘트 카바이드는 독립적으로 티타늄, 크롬, 바나듐, 지르코늄, 하프늄, 탄탈륨, 몰리브덴, 니오븀, 및 텅스텐으로부터 선택된 하나 이상의 전이 금속의 카바이드의 하나 이상 및 코발트, 니켈, 철, 및 코발트, 니켈, 및 철의 합금을 포함하는 결합제를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 결합제는 텅스텐, 티타늄, 탄탈륨, 니오븀, 크롬, 몰리브덴, 붕소, 탄소, 실리콘, 및 루테늄에서 선택된 합금제를 더 포함함을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 시멘트 카바이드 분산 상은 텅스텐 카바이드 및 코발트를 포함하며, 상기 시멘트 카바이드 연속 상은 텅스텐 카바이드 및 코발트를 포함함을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 분산 상의 결합제 농도는 2 중량% 내지 15 중량%이며 상기 연속 상의 결합제 농도는 6 중량% 내지 30 중량%임을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  15. 다음을 포함하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물:
    분산 상의 부피 분율이 50 부피% 미만인 제 1 시멘트 카바이드 분산 상; 및
    분산 상이 복합물에서 분산 상의 부피 분율의 1.5배 이하의 근접비를 가지는 제 2 시멘트 카바이드 연속 상.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 제 1 시멘트 카바이드 및 제 2 시멘트 카바이드는 독립적으로 티타늄, 크롬, 바나듐, 지르코늄, 하프늄, 탄탈륨, 몰리브덴, 니오븀, 및 텅스텐에서 선택된 하나 이상의 전이 금속의 카바이드의 하나 이상 및 코발트, 니켈, 철, 코발트, 니켈, 및 철의 합금을 포함하는 결합제를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 결합제는 텅스텐, 티타늄, 탄탈륨, 니오븀, 크롬, 몰리브덴, 붕소, 탄소, 실리콘, 및 루테늄에서 선택된 합금제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  18. 제 15항에 있어서, 0.7 (10/mm3)보다 큰 내마모성 및 10 Mpa.m1/2 보다 큰 팜퀴스트 인성을 가지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  19. 제 18항에 있어서, 20 Mpa.m1/2 보다 큰 팜퀴스트 인성을 가지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  20. 제 15항에 있어서, 상기 분산 상은 0.48 이하의 근접비를 가지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 분산 상의 근접비는 0 보다 크고 0.4 이하임을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 제 1 상의 근접비는 0 초과 내지 0.3임을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물.
  23. 다음을 포함하는, 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물 제조 방법:
    제 1 분산 시멘트 카바이드 그레이드의 부분적으로 및 완전히 소결된 입자의 하나 이상과 제 2 연속 시멘트 카바이드 그레이드의 그린 입자 및 소결되지 않은 입자의 하나 이상을 혼합하는 단계;
    상기 혼합물을 치밀화시켜(consolidating) 치밀체(compact)를 형성하는 단계; 및
    상기 치밀체를 소결시켜 하이브리드 시멘트 카바이드를 형성하는 단계.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 혼합물은 2 내지 40 부피% 미만의 소결 입자 및 60 초과 내지 98 부피%의 비소결 시멘트 카바이드 입자를 포함함을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물 제조 방법.
  25. 제 24항에 있어서, 금속 카바이드 및 결합제를 포함하는 금속 분말을 가열하 여 소결 입자를 형성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물 제조 방법.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 금속 분말을 소결하는 단계는 400℃ 내지 1300℃의 온도에서 수행됨을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물 제조 방법.
  27. 제 24항에 있어서, 상기 혼합물은 2 내지 30 부피%의 소결 입자 및 70 내지 98 부피%의 비소결 입자를 포함함을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물 제조 방법.
  28. 제 23항에 있어서, 상기 제 1 분산 시멘트 카바이드 그레이드 및 제 2 연속 시멘트 카바이드 그레이드는 독립적으로 티타늄, 크롬, 바나듐, 지르코늄, 하프늄, 탄탈륨, 몰리브덴, 니오븀, 및 텅스텐에서 선택된 하나 이상의 전이 금속의 카바이드의 하나 이상 및 코발트, 니켈, 철, 및 코발트, 니켈, 및 철의 합금을 포함하는 결합제를 포함함을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물 제조 방법.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 결합제는 텅스텐, 티타늄, 탄탈륨, 니오븀, 크롬, 몰리브덴, 붕소, 탄소, 실리콘, 및 루테늄에서 선택된 합금제를 더 포함함을 특징으로 하는 하이브리드 시멘트 카바이드 복합물 제조 방법.
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