RU2731432C1 - Режущие пластины, включающие ренийсодержащие структуры, и связанные с ними режущие элементы, породоразрушающие инструменты и способы - Google Patents
Режущие пластины, включающие ренийсодержащие структуры, и связанные с ними режущие элементы, породоразрушающие инструменты и способы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731432C1 RU2731432C1 RU2019128257A RU2019128257A RU2731432C1 RU 2731432 C1 RU2731432 C1 RU 2731432C1 RU 2019128257 A RU2019128257 A RU 2019128257A RU 2019128257 A RU2019128257 A RU 2019128257A RU 2731432 C1 RU2731432 C1 RU 2731432C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rhenium
- cutting
- insert
- solid material
- containing structures
- Prior art date
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 344
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 57
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims abstract description 96
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 51
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 29
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 23
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 13
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 10
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 160
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 24
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 20
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 20
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 5
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- NVIVJPRCKQTWLY-UHFFFAOYSA-N cobalt nickel Chemical compound [Co][Ni][Co] NVIVJPRCKQTWLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000623 nickel–chromium alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 2
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001313 Cobalt-iron alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000691 Re alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- BLJNPOIVYYWHMA-UHFFFAOYSA-N alumane;cobalt Chemical compound [AlH3].[Co] BLJNPOIVYYWHMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N aqua regia Chemical compound Cl.O[N+]([O-])=O QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- BIJOYKCOMBZXAE-UHFFFAOYSA-N chromium iron nickel Chemical compound [Cr].[Fe].[Ni] BIJOYKCOMBZXAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MZZUATUOLXMCEY-UHFFFAOYSA-N cobalt manganese Chemical compound [Mn].[Co] MZZUATUOLXMCEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NNSIWZRTNZEWMS-UHFFFAOYSA-N cobalt titanium Chemical compound [Ti].[Co] NNSIWZRTNZEWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- -1 for example Chemical compound 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N iron silicon Chemical compound [Si].[Fe] XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010329 laser etching Methods 0.000 description 1
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- ZAUUZASCMSWKGX-UHFFFAOYSA-N manganese nickel Chemical compound [Mn].[Ni] ZAUUZASCMSWKGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000009527 percussion Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/56—Button-type inserts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
- B24D18/0009—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for using moulds or presses
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- B24D99/005—Segments of abrasive wheels
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/42—Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/54—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of the rotary drag type, e.g. fork-type bits
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/56—Button-type inserts
- E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
- E21B10/5676—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts having a cutting face with different segments, e.g. mosaic-type inserts
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/54—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of the rotary drag type, e.g. fork-type bits
- E21B10/55—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of the rotary drag type, e.g. fork-type bits with preformed cutting elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к режущим пластинам, режущему элементу, породоразрушающему инструменту и способу формирования режущего элемента. Технический результат заключается в повышении эффективности резания и увеличении срока службы во время операций бурения. Режущая пластина содержит поликристаллический твердый материал и множество ренийсодержащих структур внутри поликристаллического твердого материала, содержащих рений в количестве более чем или равном примерно 10 массовых процентов. Указанное множество ренийсодержащих структур содержит несколько ренийсодержащих структур, по существу выровненных друг с другом вдоль одного и того же радиального положения. 7 н. и 5 з.п. ф-лы, 23 ил.
Description
ЗАЯВЛЕНИЕ ПРИОРИТЕТА
Настоящей заявкой испрашивается приоритет по дате подачи заявки на патент США № 15/434,634, поданной 16 февраля 2017 г. и озаглавленной «РЕЖУЩИЕ ПЛАСТИНЫ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ РЕНИЙСОДЕРЖАЩИЕ СТРУКТУРЫ, И СВЯЗАННЫЕ С НИМИ РЕЖУЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, ПОРОДОРАЗРУШАЮЩИЕ ИНСТРУМЕНТЫ И СПОСОБЫ».
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Варианты осуществления данного изобретения относятся к режущим пластинам, включающим в себя ренийсодержащие структуры, а также к связанным с ними режущим элементам, породоразрушающим инструментам и способам формирования режущих пластин, режущих элементов и породоразрушающих инструментов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Породоразрушающие инструменты для формирования стволов скважин в подземных пластах могут включать в себя режущие элементы, прикрепленные к корпусу. Например, породоразрушающее долото для вращательного бурения с запрессованными поликристаллическими алмазными режущими элементами («лопастное долото») может включать в себя режущие элементы, неподвижно прикрепленные к корпусу указанного выше долота. В качестве другого примера, породоразрушающее долото для вращательного бурения с конической шарошкой может включать в себя режущие элементы, прикрепленные к конусам, установленным на опорных штифтах, проходящих от ножек корпуса долота. Другие примеры породоразрушающих инструментов, использующих режущие элементы, включают в себя, но не ограничиваются ими, керновые долота, бицентричные долота, эксцентриковые долота, гибридные долота (например, вращающиеся компоненты в сочетании с неподвижными режущими элементами), развертки и фрезерные инструменты для обсадных труб.
Режущие элементы, используемые в породоразрушающих инструментах, часто включают в себя опорную подложку и режущую пластину, причем режущая пластина содержит объем суперабразивного материала, например, объем поликристаллического алмазного («polycrystalline diamond - PCD») материала, на или над опорной подложкой. Одна или большее количество открытых поверхностей режущей пластины действуют как режущие поверхности режущего элемента. Во время операции бурения режущие кромки по меньшей мере частично определенные соседними внешними частями режущих поверхностей режущих элементов, вдавливаются в пласт под действием силы, приложенной посредством бурильной колонны, такой как силы, обычно обозначаемой термином «осевое усилие на долото» (weight on bit - WOB). Когда породоразрушающий инструмент перемещается (например, вращается) относительно подземного пласта под действием WOB, режущие элементы зацепляются с поверхностями подземного пласта, а режущие кромки срезают материал пласта.
Во время операции бурения режущие элементы породоразрушающего инструмента могут подвергаться воздействию высоких температур (например, из-за трения между режущей пластиной и срезаемым пластом), высоких осевых нагрузок (например, из-за осевого усилия на долоте (WOB)) и высоких ударных сил (например, из-за изменений в WOB, неравномерностей пласта, различий в материалах пласта, вибрации и т. д.). Такие условия могут привести к нежелательному износу (например, затуплению) и/или повреждению (например, сколам, отколам) режущих пластин режущих элементов. Износ и/или повреждение часто возникают на режущих кромках режущих пластин или рядом с ними и могут привести к одному или большему количеству из следующего: пониженной эффективности резания, отделению режущих пластин от опорных подложек режущих элементов и отделению режущих элементов от породоразрушающего инструмента, к которому они прикреплены.
Соответственно, было бы желательно иметь режущие пластины, режущие элементы, породоразрушающие инструменты (например, долота вращательного бурения) и способы формирования и использования режущих пластин, режущих элементов и породоразрушающих инструментов, способствующие повышению эффективности резания и увеличению срока службы во время операций бурения по сравнению с обычными режущими пластинами, обычными режущими элементами, обычными породоразрушающими инструментами и обычными способами формирования и использования обычных режущих пластин, обычных режущих элементов и обычных породоразрушающих инструментов.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты осуществления, описанные в данном документе, включают в себя режущие элементы, породоразрушающие инструменты, включающие в себя режущие элементы, и способы формирования режущих элементов. Например, в соответствии с одним вариантом осуществления, описанным в данном документе, режущая пластина содержит поликристаллический твердый материал и по меньшей мере одну ренийсодержащую структуру, расположенную внутри поликристаллического твердого материала и содержащую рений в количестве более чем или равном примерно 10 массовых процентов.
В дополнительных вариантах осуществления режущий элемент содержит опорную подложку и режущую пластину над опорной подложкой. Режущая пластина содержит поликристаллический твердый материал и по меньшей мере одну ренийсодержащую структуру внутри поликристаллического твердого материала, содержащую рений в количестве более чем или равном примерно 10 массовых процентов.
В дополнительных вариантах осуществления способ формирования режущего элемента включает в себя обеспечение по меньшей мере одной ренийсодержащей структуры в порошке твердого материала, содержащего отдельные частицы твердого материала, причем эта по меньшей мере одна ренийсодержащая структура содержит рений в количестве более чем или равном примерно 10 массовых процентов. Смежно с вышеуказанным порошком твердого материала обеспечивается опорная подложка. Эта опорная подложка, эта по меньшей мере одна ренийсодержащая структура и этот порошок твердого материала подвергаются повышенным температурам и повышенным давлениям для взаимного связывания отдельных частиц твердого материала порошка твердого материала и формирования режущей пластины, прикрепленной к опорной подложке.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На фиг. 1-9 показаны виды сверху на различные конфигурации режущей пластины в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения.
На фиг. 10-15 показаны упрощенные виды в поперечном разрезе различных конфигураций режущей пластины в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения.
На фиг. 16-20 показаны упрощенные виды в поперечном разрезе различных конфигураций выщелоченной режущей пластины в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения.
На фиг. 21 показан вид в перспективе с частичным вырезом режущего элемента в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.
На фиг. 22A и 22B показаны упрощенные виды в поперечном разрезе контейнера в процессе формирования режущего элемента в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения.
На фиг. 23 показан вид в перспективе породоразрушающего долота для вращательного бурения с запрессованными поликристаллическими алмазными режущими элементами в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Описаны режущие пластины и режущие элементы для применения в породоразрушающих инструментах, а также породоразрушающие инструменты, включающие в себя режущие элементы, и способы формирования и использования режущих пластин, режущих элементов и породоразрушающих инструментов. В некоторых вариантах осуществления режущая пластина включает в себя одну или большее количество рений- (Re)-содержащих структур внутри твердого материала (например, поликристаллического материала, такого как материал PCD). Указанные Re-содержащие структуры увеличивают сопротивление разрушению режущей пластины, а также способствуют контролируемому разрушению режущей пластины на или вблизи Re-содержащей структуры (структур) после того, как режущая пластина подвергается заранее определенной степени износа. Разрушение режущей пластины может способствовать избирательному удалению (например, отрыву) участка режущей пластины, включающего в себя сработанную режущую кромку, и образованию новой режущей кромки, которая является относительно более острой, чем изношенная режущая кромка. Режущая пластина выполнена с возможностью управления степенью износа, достаточной для того, чтобы способствовать одному или большему количеству событий разрушения (например, трещинам) на или рядом с Re-содержащей структурой (структурами), и с возможностью управления конфигурацией (например, размером, формой, ориентацией и т. д.) новой режущей кромки, сформированной в результате события (событий) разрушения. Описанные в данном документе конфигурации режущих пластин, режущих элементов и породоразрушающих инструментов могут обеспечить повышенную эффективность бурения и увеличить срок службы по сравнению с конфигурациями обычных режущих пластин, обычных режущих элементов и обычных породоразрушающих инструментов.
В нижеследующем описании представлены конкретные подробности, такие как конкретные формы, конкретные размеры, конкретные составы материалов и конкретные условия обработки, чтобы предоставить подробное описание вариантов осуществления представленного изобретения. Однако специалист в данной области техники поймет, что варианты осуществления данного изобретения могут быть применены на практике без необходимости использования этих конкретных деталей. Варианты осуществления данного изобретения могут быть применены на практике в сочетании с традиционными технологиями изготовления, применяемыми в промышленности. Кроме того, описание, приведенное ниже, не образует полного технологического процесса для изготовления режущей пластины, режущего элемента или породоразрушающего инструмента. Ниже подробно описаны только те технологические воздействия и структуры, которые необходимы для понимания вариантов осуществления данного изобретения. Дополнительные воздействия для формирования законченной режущей пластины, законченного режущего элемента или законченного породоразрушающего инструмента из структур, описанных в данном документе, могут быть выполнены обычными процессами изготовления.
Графические материалы, представленные в данном документе, предназначены только для иллюстративных целей и не предназначены для фактического представления какого-либо конкретного материала, компонента, структуры, устройства или системы. Следует ожидать отклонения от форм, изображенных на графических материалах в результате, например, технологий изготовления и/или допусков. Таким образом, варианты осуществления, описанные в данном документе, не должны рассматриваться как ограниченные конкретными формами или областями, как показано, но включают отклонения в формах, которые являются результатом, например, изготовления. Например, область, проиллюстрированная или описанная как прямоугольная, может иметь шероховатые и/или нелинейные части, а область, проиллюстрированная или описанная как округлая, может включать в себя некоторые шероховатые и/или линейные части. Кроме того, острые углы, которые изображены, могут быть округлены, и наоборот. Таким образом, области, показанные на фигурах, имеют схематический характер, а их формы не предназначены для иллюстрации точной формы области и не ограничивают объем данной формулы изобретения. Графические материалы не обязательно приведены в масштабе. Кроме того, элементы, общие для фигур, могут иметь одинаковое цифровое обозначение.
Используемые в данном документе термины «содержащий», «включающий», «вмещающий» и их грамматические эквиваленты являются включающими или открытыми терминами, которые не исключают дополнительные неучтенные элементы или этапы способа, но также включают в себя более ограничительные термины «состоящий из» и «состоящий по существу из» и их грамматические эквиваленты. Используемый в данном документе термин «может» в отношении материала, структуры, части или действия способа указывает, что это предполагается для использования при реализации варианта осуществления данного изобретения, и такой термин используется вместо более ограничительного термина «является» таким образом, чтобы исключить любые последствия того, что другие совместимые материалы, структуры, части и способы, используемые в комбинации с ними, следует или должно исключить.
Используемые в данном документе термины «продольный», «вертикальный», «поперечный» и «горизонтальный», а также относящиеся к основной плоскости подложки (например, базовый материал, базовая структура, базовая конструкция и т. д.), в или на которой одна или большее количество структур и/или частей сформированы, являются необязательно определенными гравитационным полем Земли. «Поперечное» или «горизонтальное» направление представляет собой направление, которое по существу параллельно основной плоскости подложки, тогда как «продольное» или «вертикальное» направление представляет собой направление, которое по существу перпендикулярно основной плоскости подложки. Основная плоскость подложки определяется поверхностью подложки, имеющей относительно большую площадь по сравнению с другими поверхностями подложки.
В контексте данного документа, термины пространственного отношения, такие как «под», «ниже», «нижний», «низ», «выше», «над», «верх», «высший», «спереди», «сзади», «левый», «правый» и т. п. могут быть использованы для упрощения описания, чтобы описать взаимосвязь одного элемента или части относительного другого элемента (элементов) или части (частей), как показано на фигурах. Если не указано иное, пространственно относительные термины предназначены для охвата различных ориентаций материалов в дополнение к ориентации, изображенной на фигурах. Например, если материалы на фигурах перевернуты, элементы, описанные как «над» или «выше», или «на», или «поверх» других элементов или частей будут затем ориентированы как «нижний», «ниже» или «под», или «снизу» других элементов или частей. Таким образом, термин «над» может охватывать как ориентацию выше, так и ниже, в зависимости от контекста, в котором используется термин, что будет очевидно для специалиста в данной области техники. Материалы могут быть ориентированы иным образом (например, повернуты на 90 градусов, перевернуты, зеркально отображены), и пространственно относительные показатели, используемые в данном документе, интерпретируются соответствующим образом.
Используемые в данном документе формы единственного числа «а», «an» и «the» предназначены также для включения форм множественного числа, если контекст явно не указывает на иное.
Используемый в данном документе термин «и/или» включает в себя любую и все комбинации одного или большего количества связанных перечисленных элементов.
Используемый в данном документе термин «выполненный с возможностью» относится к размеру, форме, составу материала, распределению материала, ориентации и расположению одной или большего количества из по меньшей мере одной структуры и по меньшей мере одного устройства, облегчающего работу одной или большего количества структур и устройств в заранее определенном порядке.
Используемый в данном документе термин «по существу» в отношении заданного параметра, свойства или условия означает и включает в себя степень, в которой специалист в данной области техники поймет, что данный параметр, свойство или условие удовлетворяются с определенной степенью дисперсии, например, в пределах допустимых производственных допусков. Для примера, в зависимости от конкретного параметра, свойства или условия, которое по существу выполняется, параметр, свойство или условие могут быть удовлетворены по меньшей мере на 90,0%, удовлетворены по меньшей мере на 95,0%, удовлетворены по меньшей мере на 99,0% или даже удовлетворены по меньшей мере на 99,9%.
Используемый в данном документе термин «примерно» применительно к заданному параметру включает в себя указанное значение и имеет значение, определяемое контекстом (например, он включает в себя степень ошибки, связанную с измерением данного параметра).
Используемые в данном документе термины «породоразрушающий инструмент» и «породоразрушающее буровое долото» означают и включают в себя любой тип долота или инструмента, используемого для бурения при формировании или расширении ствола скважины в подземном пласте, и включают в себя, например, долота с запрессованными поликристаллическими алмазными режущими элементами, долота с конической шарошкой, ударные долота, керновые долота, эксцентриковые долота, бицентровые долота, развертки, фрезы, лопастные долота, гибридные долота (например, вращающиеся компоненты в комбинации с зафиксированными режущими элементами) и другие бурильные долота и инструменты, известные в данной области техники.
Используемый в данном документе термин «поликристаллическая прессованная порошковая деталь» означает и включает в себя любую структуру, содержащую поликристаллический материал, полученный способом, который включает приложение давления (например, прессование) к первичному материалу или материалам, используемым для образования поликристаллического материала. В свою очередь, как используется в данном документе, термин «поликристаллический материал» означает и включает в себя любой материал, содержащий множество зерен или кристаллов материала, которые непосредственно связаны между собой межзеренными связями. Кристаллические структуры отдельных зерен материала могут быть случайно ориентированы в пространстве внутри поликристаллического материала.
Используемый в данном документе термин «межзеренная связь» означает и включает любую прямую атомную связь (например, ковалентную, металлическую и т. д.) между атомами в соседних зернах твердого материала.
Используемый в данном документе термин «твердый материал» означает и включает в себя любой материал, имеющий значение твердости по Кнупу, превышающее или равное примерно 3 000 кгс/мм2 (29 420 МПа). Неограничивающие примеры твердых материалов включают в себя алмаз (например, природный алмаз, синтетический алмаз или их комбинации), а также кубический нитрид бора.
На фиг. 1 проиллюстрирован вид сверху режущей пластины 100 в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 1, режущая пластина 100 включает в себя твердый материал 102 и одну или большее количество Re-содержащих структур 104, расположенных (например, внедренных) внутри твердого материала 102. Хотя на фиг. 1 изображена конкретная конфигурация режущей пластины, любой из специалистов обычной квалификации в данной области техники поймет, что в данной области техники известны различные конфигурации режущей пластины, которые могут быть адаптированы для использования в вариантах осуществления данного изобретения. А именно, на фиг. 1 проиллюстрирован неограничивающий пример конфигурации режущей пластины в соответствии с данным изобретением.
Режущая пластина 100 может иметь любую желаемую внешнюю геометрическую конфигурацию (например, внешнюю форму и внешний размер). Внешняя геометрическая конфигурация режущей пластины 100 может, например, быть приспособлена для управления одним или большим количеством местоположений износа режущей пластины 100 во время использования и работы режущей пластины 100, чтобы управлять степенью износа для режущей пластины 100, достаточной для того, чтобы способствовать событиям разрушения (например, трещинам) на или рядом с Re-содержащими структурами 104 и управлять конфигурациями (например, размерами, формами, ориентациями и т. д.) новых режущих кромок режущей пластины 100, сформированных в результате событий разрушения. В некоторых вариантах осуществления режущая пластина 100 имеет круглую цилиндрическую форму, включающую по существу постоянную (например, по существу однородную, по существу неизменную) круглую в поперечном направлении форму поперечного сечения по всей ее продольной толщине. В дополнительных вариантах осуществления режущая пластина 100 имеет другую внешнюю геометрическую конфигурацию. Например, режущая пластина 100 может содержать трехмерную (three-dimensional - 3D) структуру, имеющую по существу постоянную в поперечном направлении форму поперечного сечения, но изменяемые (например, не согласованные, такие как увеличивающиеся и/или уменьшающиеся) в поперечном направлении размеры поперечного сечения по всей ее продольной толщине, может содержать 3D структуру, имеющую различную по существу постоянную в поперечном направлении форму поперечного сечения (например, овальную форму, эллиптическую форму, полукруглую форму, выпуклую форму, форму полумесяца, треугольную форму, прямоугольную форму, четырехугольную форму, неправильную форму и т. д.) и по существу постоянные в поперечном направлении размеры поперечного сечения по всей ее продольной толщине или может содержать 3D структуру, имеющую переменную в поперечном направлении форму поперечного сечения и изменяющиеся в поперечном направлении размеры поперечного сечения по всей ее продольной толщине.
Продолжая ссылаться на фиг. 1, твердый материал 102 может быть сформирован и включать по меньшей мере один поликристаллический материал, такой как PCD материал. Например, твердый материал 102 может быть сформирован из алмазных частиц (также известных как «алмазная крошка»), взаимно связанных в присутствии по меньшей мере одного каталитического материала (например по меньшей мере одного металла VIII группы, такого как один или большее количество из: кобальта, никеля и железа; по меньшей мере, одного сплава, включающего металл VIII группы, такого как один или большее количество из: сплава кобальт-железо, сплава кобальт-марганец, сплава кобальт-никель, сплава кобальт-титан, сплава кобальт-никель-ванадий, сплава кобальт-алюминий, сплава железо-никель, сплава железо-никель-хром, сплава железо-марганец, сплава железо-кремний, сплава никель-хром и сплава никель-марганец; карбонатов щелочных металлов, таких как карбонат лития (Li2CO3), карбонат натрия (Na2CO3), карбонат калия (K2CO3) и т. д.; их комбинации и т. д.). Алмазные частицы могут содержать одно или большее количество из природного алмаза и синтетического алмаза, а также могут включать мономодальное распределение или мультимодальное распределение размеров частиц. В дополнительных вариантах осуществления твердый материал 102 сформирован из и включает в себя различный поликристаллический материал, такой как кубический нитрид бора и другой твердый материал, известный в данной области техники. Поровые пространства между связанными между собой частицами твердого материала (например, взаимосвязанными алмазными частицами) твердого материала 102 могут быть по меньшей мере частично заполнены одним или большим количеством каталитических материалов (например, кобальтом, никелем, железом, другим элементом из группы VIIIA из Периодической таблицы элементов, их сплавов, карбонатов щелочных металлов, их комбинаций и т. д.) и/или одного или большего количества материалов инертных металлов. Используемый в данном документе термин «материал инертного металла» означает и включает в себя любой металлический материал (например, элементарный металл, сплав и т. д.), не способный по существу катализировать образование межзеренных связей между зернами твердого материала во время процесса с высокой температурой и высоким давлением (high temperature high pressure - HTHP). Неограничивающие примеры инертных металлических материалов для алмаза включают в себя цирконий (Zr), гафний (Hf), ниобий (Nb), тантал (Ta), их сплавы и их комбинации.
Твердый материал 102 режущей пластины 100 может включать в себя множество (например, две или большее количество) разных областей (например, участков) по меньшей мере частично определенных конфигурациями и положениями Re-содержащих структур 104 режущей пластины 100. В качестве неограничивающего примера, как показано на фиг. 1, твердый материал 102 режущей пластины 100 может включать в себя первую область 102A и вторую область 102B. Первая область 102А может быть расположена радиально наружу от Re-содержащих структур 104, а вторая область 102В может быть расположена радиально внутрь от Re-содержащих структур 104. Первая область 102А может по меньшей мере частично (например, по существу) окружать вторую область 102В. Как показано на фиг. 1, первая область 102А может по существу ограничивать поперечные границы (например, поперечный периметр) второй области 102В. Соответственно, вторая область 102B не может проходить в поперечном направлении до крайних поперечных границ (например, поверхностей боковых стенок) режущей пластины 100. В дополнительных вариантах осуществления одна или большее количество частей (например, сегментов) второй области 102B могут проходить до одной или большего количества крайних поперечных границ (например, одной или большего количества боковых поверхностей) режущей пластины 100. Например, одна или большее количество частей второй области 102B могут в продольном направлении лежать под первой областью 102A и могут проходить в поперечном направлении до одной или большего количества крайних поперечных границ режущей пластины 100, и/или одна или большее количество частей второй области 102B могут в продольном направлении лежать над первой областью 102А и могут проходить в поперечном направлении до одной или большего количества крайних поперечных границ режущей пластины 100. В дополнительных вариантах осуществления твердый материал 102 может иметь одно или большее количество из его разных количеств, разных конфигураций и разных положений областей.
Каждая из разных областей (например, первая область 102A и вторая область 102B) твердого материала 102 может иметь микроструктуру, по существу аналогичную (например, имеющую по существу одинаковый средний размер зерна и по существу такое же распределение размера зерна), каждой другой из различных областей твердого материала 102, либо по меньшей мере одна из различных областей (например, первая область 102A или вторая область 102B) твердого материала 102 может иметь микроструктуру (например, микроструктуру, имеющую другой средний размер зерна и/или другое распределение размера зерна), отличную от по меньшей мере одной другой из разных областей (например, другой из первой области 102А и второй области 102В) твердого материала 102. Например, первая область 102А может включать в себя вкрапленные и связанные между собой зерна твердого материала (например, связанные алмазные зерна), имеющие другой средний размер зерна (например, больший средний размер зерна или меньший средний размер зерна), чем вкрапленные и связанные между собой зерна твердого материала (например, связанные алмазные зерна) второй области 102B, и/или первая область 102A и вторая область 102B могут включать в себя различные дисперсии (например, разные мономодальные дисперсии, разные мультимодальные дисперсии, мономодальную дисперсию в сравнении с мультимодальной дисперсией) из вкрапленных и взаимосвязанных зерен их твердого материала. Первая область 102А может иметь другой объемный процент (например, больший объемный процент или меньший объемный процент) твердого материала, чем вторая область 102В, и/или может иметь другую проницаемость (например, пониженную проницаемость или большую проницаемость), чем вторая область 102B. В дополнительных вариантах осуществления первая область 102A и вторая область 102B могут иметь как одна, так и другая, по существу такой же объемный процент твердого материала, и могут иметь как одна, так и другая, по существу такую же проницаемость.
Как показано на фиг. 1, Re-содержащие структуры 104 по меньшей мере частично (например, по существу) окружены твердым материалом 102 и по меньшей мере частично определяют формы и размеры различных областей твердого материала 102. Указанные Re-содержащие структуры 104 имеют более высокое сопротивление разрушению (например, большую ударную вязкость), чем твердый материал 102, и увеличивают вероятность того, что режущая пластина 100 разрушится (например, сломается, расколется, растрескается и т. д.) в заранее определенных местах (например, на или рядом с Re-содержащими структурами 104) после того, как режущая пластина 100 подвергается заданной степени износа. Например, когда режущая кромка (или сформированная впоследствии режущая кромка) режущей пластины 100 входит в зацепление с другой структурой (например, частью подземного пласта) во время использования и работы, повышенное сопротивление разрушению Re-содержащих структур 104 (по сравнению с твердым материалом 102) может препятствовать или предотвращать распространение направленной поперек через них трещины и приводить к разрушению режущей пластины 100 на или вблизи границ Re-содержащих структур 104 после режущей кромки (или сформированной впоследствии режущей кромки), подвергнутой заданной степени износа. В свою очередь, отделение (например, разделение, удаление и т. д.) изношенного участка (например, первой области 102А твердого материала 102) режущей пластины 100 может обнажить по меньшей мере одну из Re-содержащих структур 104 и/или другой участок (например, вторую область 102B из твердого материала 102) режущей пластины 100 и обеспечить новую режущую кромку для режущей пластины 100. Соответственно, Re-содержащие структуры 104 режущей пластины 100 могут способствовать самозатачиванию режущей пластины 100 во время использования и работы режущей пластины 100. Указанные Re-содержащие структуры 104 также могут улучшать общие характеристики сопротивления разрушению (например, ударной вязкости) режущей пластины 100 (например, по сравнению с режущими пластинами, не включающими в себя Re-содержащие структуры 104), формируя сетку из пластичного материала внутри режущей пластины 100. Как более подробно описано ниже, в дополнительных вариантах осуществления одна или большее количество частей Re-содержащих структур 104 могут быть заменены перфорациями (например, канавками, отверстиями и т. д.) в твердом материале 102, образованными посредством удаления одного или большего количества частей Re-содержащих структур 104. Перфорации, если они присутствуют, могут способствовать концентрациям слабых мест и напряжений в режущей пластине 100, которые увеличивают вероятность того, что режущая пластина 100 разрушится на или вблизи перфораций после того, как режущая пластина 100 подвержена заранее определенной степени износа.
Указанные Re-содержащие структуры 104 сформированы из и включают в себя по меньшей мере один Re-содержащий материал, имеющий коэффициент теплового расширения, отличный от твердого материала 102 режущей пластины 100. Указанный Re-содержащий материал может содержать одно или большее количество из элементарного (например, чистого) Re и сплава Re. В некоторых вариантах осуществления Re-содержащие структуры 104 сформированы по отдельности и включают в себя по меньшей мере один сплав Re. В качестве неограничивающего примера, Re-содержащие структуры 104 могут быть по отдельности сформированы и включать в себя Re-содержащий сплав, содержащий Re и один или большее количество элементов из одного или большего количества элементов из VIB группы (например, хром (Cr), молибден (Мо), вольфрам (W)), группы IVB (например, титан (Ti), цирконий (Zr), гафний (Hf)), группы VB (например, ванадий (V), ниобий (Nb), тантал (Ta)), группы VIIB (например, марганец (Mn)), группы VIIIB (например, железо (Fe), рутений (Ru), осмий (Os), кобальт (Co), родий (Rh), иридий (Ir), никель (Ni), палладий (Pd), платина (Pt)), группы IIIA (например, бор (B), алюминий (Al)) и группы IVA (например, углерод (C)) Периодической таблицы элементов. В некоторых вариантах осуществления Re-содержащий сплав содержит Re и по меньшей мере один тугоплавкий металл (например, один или большее количество из Nb, Ta, Mo и W). Указанный Re-содержащий сплав может включать в себя Re в количестве более чем или равном примерно 10 массовых процентов (% масс.), например, Re в количестве более чем или равном примерно 15% масс., Re в количестве более чем или равном примерно 20% масс., Re в количестве более чем или равном примерно 30% масс., Re в количестве более чем или равном примерно 40% масс., Re в количестве более чем или равном примерно 50% масс., Re в количестве более чем или равном примерно 60% масс., Re в количестве более чем или равном 70% масс., Re в количестве более чем или равном примерно 80% масс. или Re в количестве более чем или равном примерно 90% масс. В некоторых вариантах осуществления Re-содержащий сплав может включать в себя Re в количестве более чем или равном примерно 20% масс. Каждая из Re-содержащих структур 104 может иметь индивидуальный состав материала, позволяющий Re-содержащей структуре 104 иметь температуру плавления, более чем или равную примерно 1 300 °C, такую как более чем или равную примерно 1 400 °C или более чем или равную примерно 1 500 °С.
Каждая из Re-содержащих структур 104 режущей пластины 100 может по отдельности включать в себя по существу гомогенное распределение Re-содержащего материала или по существу гетерогенное распределение Re-содержащего материала. Используемый в данном документе термин «гомогенное распределение» означает, что количества материала не меняются на разных участках (например, на разных поперечных участках и разных продольных участках) структуры. И наоборот, используемый в данном документе термин «гетерогенное распределение» означает, что количества материала варьируются в разных частях структуры. Количества материала могут изменяться ступенчато (например, резко изменяться) или могут непрерывно изменяться (например, постепенно изменяться, например, линейно, параболически и т. д.) в разных частях структуры. В некоторых вариантах осуществления каждая из Re-содержащих структур 104 имеет по существу гомогенное распределение Re-содержащего материала. В дополнительных вариантах осуществления одна или большее количество Re-содержащих структур 104 имеют по существу гетерогенное распределение Re-содержащего материала. В качестве неограничивающего примера, одна или большее количество из Re-содержащих структур 104 могут содержать пакетную структуру, включающую в себя по меньшей мере два различных материала, например, пакетную структуру, включающую в себя по меньшей мере один Re-содержащий материал (например, Re-содержащий сплав, элементарный Re) над по меньшей мере одним другим Re-содержащим материалом, или пакетную структуру, включающую в себя по меньшей мере один Re-содержащий материал над по меньшей мере одним материалом, по существу не содержащим Re.
Каждая из Re-содержащих структур 104 может иметь по существу одинаковый состав материала и распределение материала, либо по меньшей мере одна из Re-содержащих структур 104 может иметь другой состав материала и/или другое распределение материала, чем по меньшей мере одна другая из Re-содержащих структур 104. В некоторых вариантах осуществления каждая из Re-содержащих структур 104 имеет по существу тот же состав материала и распределение материала, как и каждая другая из Re-содержащих структур 104. В дополнительных вариантах осуществления по меньшей мере одна из Re-содержащих структур 104 имеет одно или большее количество из другого состава материала и распределения материала, отличного от по меньшей мере одного другого из Re-содержащих структур 104.
Каждая из Re-содержащих структур 104 может по отдельности иметь геометрическую конфигурацию (например, размеры и форму), позволяющую режущей пластине 100 разрушаться (например, разламываться, разрываться, давать микротрещину, трескаться и т. д.) на или вблизи Re-содержащей структуры 104 после участка режущей пластины 100, радиально соседнего (например, соседнего радиально наружу) с тем, для которого наблюдается предварительно определенная степень износа во время использования и работы режущей пластины 100. Каждая из Re-содержащих структур 104 может по отдельности содержать вытянутую структуру, имеющую желаемую форму поперечного сечения (например, прямоугольную форму поперечного сечения, круглую форму поперечного сечения, кольцевую форму поперечного сечения, квадратную форму поперечного сечения, трапециевидную форму поперечного сечения, полукруглую форму поперечного сечения, серповидную форму поперечного сечения, овальную форму поперечного сечения, эллипсоидальную форму поперечного сечения, треугольную форму поперечного сечения, их усеченные версии и неправильную форму поперечного сечения). Каждая из Re-содержащих структур 104 может содержать одинарную, по существу непрерывную вытянутую структуру (например, одинарную фольгу, одинарный тонкий лист, одинарную проволоку, одинарное волокно, одинарную трубку, одинарную нить и т. д.), либо одна или большее количество Re-содержащих структур 104 могут содержать группу (например, кластер) относительно меньших отдельных структур (например, отдельных Re-содержащих частиц), расположенных относительно друг друга таким образом, чтобы сформировать большую вытянутую структуру, имеющую желаемую геометрическую конфигурацию, но по существу не содержащую связей, непосредственно соединяющих относительно меньшие отдельные структуры друг с другом. В некоторых вариантах осуществления каждая из Re-содержащих структур 104 содержит одинарную, по существу непрерывную вытянутую структуру, такую как структура с одинарной фольгой, структура с одинарным тонким листом, структура с одинарной проволокой, структура с одинарной трубкой или структура с одинарной нитью. Например, Re-содержащие структуры 104 могут содержать структуры из фольги, образованные из Re-содержащего материала и включающие его. Все Re-содержащие структуры 104 могут иметь по существу одинаковую геометрическую конфигурацию (например, по существу одинаковую форму и по существу одинаковые размеры) или по меньшей мере одна из Re-содержащих структур 104 может иметь геометрическую конфигурацию (например, другую форму и/или один или большее количество других размеров), отличную от по меньшей мере одной другой из Re-содержащих структур 104. В некоторых вариантах осуществления каждая из Re-содержащих структур 104 имеет по существу одинаковую геометрическую конфигурацию.
Продолжая ссылаться на фиг. 1, Re-содержащие структуры 104 могут проходить в по существу нелинейных каналах внутри твердого материала 102 режущей пластины 100. Например, Re-содержащие структуры 104 могут проходить в дугообразных каналах (например, криволинейных каналах) внутри и в пределах различных частей твердого материала 102 режущей пластины 100. Как показано на фиг. 1, указанные дугообразные каналы Re-содержащих структур 104 могут проходить по существу параллельно окружности (например, крайним поперечным границам) режущей пластины 100. В некоторых вариантах осуществления дугообразные каналы по меньшей мере некоторых (например, каждой) из Re-содержащих структур 104 по существу выровнены с кривизной окружности режущей пластины 100 в конкретном радиальном положении. По меньшей мере, некоторые (например, каждая) из Re-содержащих структур 104 могут быть по существу выровнены друг с другом вдоль одного и того же (например, только одного) радиального положения и могут проходить по окружности внутри и в пределах режущей пластины 100 при одном и том же радиальном положении. В дополнительных вариантах осуществления одна или большее количество Re-содержащих структур 104 могут проходить в разных каналах (например, по существу линейных каналах; различных по существу нелинейных каналах, таких как различные дугообразные каналы, наклонные каналы, угловатые каналы, извилистые каналы, синусоидальные каналы, V-образные каналы, U-образные каналы, каналы неправильной формы, их комбинации и т. д.), чем те, которые показаны на фиг. 1. Неограничивающие примеры таких различных каналов описаны более подробно ниже. Различный(ые) канал(ы) одной или большего количества Re-содержащих структур 104 может(могут), например, быть ориентирован(ы) и проходить по меньшей мере частично (например, по существу) не параллельно окружности режущей пластины 100. Каналы Re-содержащих структур 104 режущей пластины 100 могут все вместе иметь по существу одинаковую форму (например, по существу одинаковую нелинейную форму, по существу одинаковую линейную форму) или по меньшей мере один из каналов Re-содержащих структур 104 может иметь другую форму (например, другую нелинейную форму, линейную форму по отношению к нелинейной форме и т. д.), чем по меньшей мере один другой из каналов Re-содержащих структур 104.
Указанные Re-содержащие структуры 104 могут быть отделены (например, отделены по окружности) друг от друга промежуточными частями 106 твердого материала 102. Например, как показано на фиг. 1, промежуточные части 106 из твердого материала 102 могут проходить по окружности между Re-содержащими структурами 104 по существу выровненными друг с другом вдоль одного и того же радиального положения. Каждая из Re-содержащих структур 104 может быть отделена по окружности друг от друга от Re-содержащих структур 104, соседних с ней, по существу одинаковым расстоянием (например, таким образом, чтобы Re-содержащие структуры 104 были по существу равномерно разнесены по окружности) или по меньшей мере одна из Re-содержащих структур 104 может быть по окружности отделена от одной из Re-содержащих структур 104, соседних с ней, на расстояние, отличное от расстояния между по меньшей мере одной из Re-содержащих структур 104 и другой из Re-содержащих структур 104, соседних с ней по окружности (например, таким образом, чтобы Re-содержащие структуры 104 являлись неравномерно разнесенными по окружности). Расстояние между соседними по окружности Re-содержащими структурами 104 по меньшей мере частично зависит от конфигураций Re-содержащих структур 104 и от желаемых характеристик сопротивления разрушению и характеристик самозатачивания режущей пластины 100. В некоторых вариантах осуществления Re-содержащие структуры 104 по существу равномерно разнесены по окружности. В дополнительных вариантах осуществления Re-содержащие структуры 104 являются неравномерно разнесенными по окружности.
Режущая пластина 100 может включать в себя любое количество и любое распределение Re-содержащих структур 104, обеспечивающих режущую пластину 100 желаемыми характеристиками сопротивления разрушению и/или желаемыми характеристиками самозатачивания. Количество и распределение Re-содержащих структур 104 может по меньшей мере частично зависеть от конфигураций (например, составов материала, распределений материала, форм, размеров, ориентаций, расположения и т. д.) твердого материала 102 и Re-содержащих структур 104. В некоторых вариантах осуществления режущая пластина 100 содержит более чем или равное двум (2) Re-содержащих структур 104 (например, более чем или равное трем (3) Re-содержащих структур 104, более чем или равное пяти (5) Re-содержащих структур 104, более чем или равное десяти (10) Re-содержащих структур 104 и т. д.). Указанные Re-содержащие структуры 104 могут быть симметрично распределены (например, распределены симметрично в поперечном направлении) внутри твердого материала 102 режущей пластины 100 или могут быть асимметрично распределены (например, асимметрично распределены в поперечном направлении) внутри твердого материала 102 режущей пластины 100. Кроме того, в то время как различные варианты осуществления в данном документе описывают режущую пластину 100 как включающую в себя несколько (например, более чем одну) Re-содержащих структур 104, режущая пластина 100 может, в качестве альтернативы, включать в себя одинарную (например, только одну) Re-содержащую структуру 104 .
Как обсуждалось ранее, хотя на фиг. 1 изображена конкретная конфигурация режущей пластины 100 (например, включающая в себя конкретные конфигурации твердого материала 102 и Re-содержащие структуры 104, упомянутые выше), объем раскрытия не ограничен конфигурацией режущей пластины, показанной на фиг. 1. В качестве неограничивающего примера, в соответствии с дополнительными вариантами осуществления изобретения, на фиг. 2-9 показаны виды сверху на режущие пластины, имеющие конфигурации, отличные от конфигурации режущей пластины 100, показанной на фиг. 1. Во всем остальном описании и на прилагаемых фигурах функционально аналогичные признаки (например, структуры) обозначены аналогичными ссылочными позициями, увеличенными на 100. Чтобы избежать повторения, не все признаки, показанные на фиг. 2-9, подробно описаны в данном документе. Скорее, если не указано иное ниже, признак, обозначенный ссылочной позицией, которая представляет собой приращение в 100 единиц ссылочной позиции ранее описанного признака (независимо от того, указанный ранее описанный признак является впервые описанным перед предлагаемым абзацем или является впервые описанным после предлагаемого абзаца), следует понимать как по существу аналогичный этому ранее описанному признаку.
На фиг. 2 проиллюстрирован упрощенный вид сверху режущей пластины 200 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Режущая пластина 200 является аналогичной режущей пластине 100, показанной на фиг. 1, но режущая пластина 200 может иметь по меньшей мере некоторые Re-содержащие структуры 204, расположенные в других радиальных положениях, чем по меньшей мере некоторые другие Re-содержащие структуры 204. Например, как показано на фиг. 2, режущая пластина 200 может включать в себя первые Re-содержащие структуры 204А и вторые Re-содержащие структуры 204В, расположенные радиально внутрь от первых Re-содержащих структур 204А. Первые Re-содержащие структуры 204А могут быть по существу выровнены друг с другом вдоль первого радиального положения, а вторые Re-содержащие структуры 204В могут быть по существу выровнены друг с другом вдоль второго радиального положения в радиальном направлении внутрь от первого радиального положения. Первые Re-содержащие структуры 204A могут по существу в поперечном направлении быть описанными вокруг вторых Re-содержащих структур 204B. Вторые Re-содержащие структуры 204B могут быть вложены в первые Re-содержащие структуры 204A. Составы материалов, распределения материалов, формы, размеры и ориентации Re-содержащих структур 204 (включая первые Re-содержащие структуры 204A и вторые Re-содержащие структуры 204B) могут быть практически аналогичными или могут отличаться от составов материала, распределений материала, форм, размеров и ориентаций Re-содержащих структур 104, ранее описанных со ссылкой на фиг. 1.
Как показано на фиг. 2 по меньшей мере некоторые из Re-содержащих структур 204 могут быть отделены друг от друга промежуточными частями 206 твердого материала 202. Например, первые промежуточные части 206A твердого материала 202 могут проходить по окружности между первыми Re-содержащими структурами 204A, а вторые промежуточные части 206B твердого материала 202 могут проходить по окружности между вторыми Re-содержащими структурами 204B. Первые промежуточные части 206A могут быть по существу выровнены в поперечном направлении и могут иметь по существу те же геометрические конфигурации (например, формы и размеры), что и вторые промежуточные части 206B, или по меньшей мере некоторые из первых промежуточных частей 206A могут быть по существу выровнены в поперечном направлении (например, смещены в поперечном направлении) и/или могут иметь разные геометрические конфигурации (например, разные формы и/или разные размеры), чем вторые промежуточные части 206B.
Указанные Re-содержащие структуры 204 могут по меньшей мере частично определять различные области твердого материала 202, такие как первая область 202A, расположенная радиально наружу от первых Re-содержащих структур 204A, вторая область 202B, расположенная радиально между первыми Re-содержащими структурами 204A и вторыми Re-содержащие структурами 204B, и третья область 202C, расположенная радиально внутрь от вторых Re-содержащих структур 204B. Каждая из разных областей (например, первая область 202A, вторая область 202B и третья область 202С) твердого материала 202 может иметь микроструктуру, по существу аналогичную (например, имеющую по существу одинаковый средний размер зерна и по существу такое же распределение размера зерна) одна другой из различных областей твердого материала 202, либо по меньшей мере одна из различных областей (например, первой области 202A, второй области 202B и третьей области 202С) твердого материала 202 может иметь различную микроструктуру (например, микроструктуру, имеющую другой средний размер зерна и/или другое распределение размера зерна), чем по меньшей мере одна другая из разных областей (например, другая из первой области 202А, второй области 202В и третьей области 202С) твердого материала 202.
В дополнительных вариантах осуществления режущая пластина 200 может включать в себя дополнительные Re-содержащие структуры, расположенные в других радиальных положениях, чем первые Re-содержащие структуры 204A и вторые Re-содержащие структуры 204B. Например, режущая пластина 200 может включать в себя дополнительные Re-содержащие структуры, расположенные радиально наружу от первых Re-содержащих структур 204A, дополнительные Re-содержащие структуры, расположенные радиально между первыми Re-содержащими структурами 204A и вторыми Re-содержащими структурами 204B и/или дополнительные Re-содержащие структуры, расположенные радиально внутрь от вторых Re-содержащих структур 204B. По меньшей мере, некоторые из дополнительных Re-содержащих структур могут быть по существу выровнены друг с другом вдоль одного и того же (например, только одного) радиального положения. Кроме того, дополнительные Re-содержащие структуры могут по меньшей мере частично определять дополнительные области твердого материала 202. Все различные области твердого материала 202 могут иметь по существу одинаковые микроструктуры (например, по существу одинаковый средний размер зерна и по существу одинаковое распределение размера зерен) или по меньшей мере некоторые из различных областей твердого материала 202 могут иметь разные микроструктуры (например, другой средний размер зерна и/или другое распределение размера зерен), чем по меньшей мере некоторые другие из различных областей твердого материала 202.
На фиг. 3 проиллюстрирован упрощенный вид сверху режущей пластины 300 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Режущая пластина 300 аналогична режущей пластине 200, показанной на фиг. 2, но режущая пластина 300 может иметь Re-содержащие структуры 304, имеющие отличные характеристики непрерывности, чем у Re-содержащих структур 204 (фиг. 2). Например, как показано на фиг. 3, режущая пластина 300 может иметь одинарную (например, только одну) первую Re-содержащую структуру 304A, проходящую по окружности по существу непрерывно вдоль первого радиального положения, и одинарную (например, только одну) вторую Re-содержащую структуру 304B, проходящую по окружности по существу непрерывно вдоль второго радиального положения, расположенного радиально внутрь от первого радиального положения. Первая Re-содержащая структура 304A может по существу полностью в поперечном направлении быть описанной вокруг второй Re-содержащей структуры 304B. Первая Re-содержащая структура 304A и вторая Re-содержащая структура 304B могут, например, каждая, иметь по существу непрерывные кольцевые формы, причем вторая Re-содержащая структура 304B вложена в первую Re-содержащую структуру 304A. Первая Re-содержащая структура 304A может проходить по существу непрерывно в первом круговом канале в твердом материале 302, а вторая Re-содержащая структура 304B может проходить по существу непрерывно во втором круговом канале в твердом материале 302. В дополнительных вариантах осуществления одна или большее количество из первой Re-содержащей структуры 304А и второй Re-содержащей структуры 304В могут иметь различную по существу непрерывную форму (например, по существу непрерывную некруговую форму). В дополнительных вариантах осуществления режущая пластина 300 может включать в себя по меньшей мере одну дополнительную Re-содержащую структуру, расположенную в одном или большем количестве различных радиальных положений, чем первая Re-содержащая структура 304A и вторая Re-содержащая структура 304B. Например, режущая пластина 300 может включать в себя дополнительную Re-содержащую структуру, расположенную радиально наружу от первой Re-содержащей структуры 304A, дополнительную Re-содержащую структуру, расположенную радиально между первой Re-содержащей структурой 304A и второй Re-содержащей структурой 304B и/или дополнительную Re-содержащую структуру, расположенную радиально внутрь второй Re-содержащей структуры 304B.
На фиг. 4 проиллюстрирован упрощенный вид сверху режущей пластины 400 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Режущая пластина 400 аналогична режущей пластине 200, показанной на фиг. 2, но режущая пластина 400 может иметь одну или большее количество Re-содержащих структур 404, имеющих отличные характеристики непрерывности, чем одна или большее количество других Re-содержащих структур 404. Например, режущая пластина 400 может иметь одинарную (например, только одну) первую Re-содержащую структуру 404A, проходящую по существу непрерывно вдоль первого радиального положения, и несколько (например, более чем одну) отдельных вторых Re-содержащих структур 404B по существу выровненных друг с другом вдоль второго радиального положения, радиально смещенного (например, радиально внутрь) от первого радиального положения. В других вариантах осуществления режущая пластина 400 может включать в себя одну или большее количество дополнительных Re-содержащих структур, расположенных на одном или большем количестве различных радиальных положений по отношению к первой Re-содержащей структуре 404A и второй Re-содержащей структуре 404B. Например, режущая пластина 400 может включать в себя одну или большее количество дополнительных Re-содержащих структур (например, одинарную Re-содержащую структуру; несколько выровненных Re-содержащих структур), расположенных радиально наружу от первой Re-содержащей структуры 404A, одну или большее количество дополнительных Re-содержащих структур (например, одинарную Re-содержащую структуру; несколько выровненных Re-содержащих структур), расположенных радиально между первой Re-содержащей структурой 404A и вторыми Re-содержащими структурами 404B, и/или одну или большее количество дополнительных Re-содержащих структур (например, одинарную Re-содержащую структуру; несколько выровненных Re-содержащих структур), расположенных радиально внутрь от второй Re-содержащей структуры 404B.
На фиг. 5 проиллюстрирован упрощенный вид сверху режущей пластины 500 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 5, режущая пластина 500 включает в себя Re-содержащие структуры 504, расположенные внутри твердого материала 502, причем Re-содержащие структуры 504 проходят в по существу линейных каналах внутри и в пределах твердого материала 502. Указанные линейные каналы Re-содержащих структур 504 могут проходить в поперечном направлении от или вблизи окружности (например, крайних поперечных границ) режущей пластины 500 до или вблизи поперечного центра режущей пластины 500. Например, как показано на фиг. 5, режущая пластина 500 может включать в себя одну или большее количество первых Re-содержащих структур 504A, проходящих в поперечном направлении внутрь в сторону поперечного центра режущей пластины 500 в первом направлении, и одну или большее количество вторых Re-содержащих структур 504B, проходящих в поперечном направлении внутрь в сторону поперечного центра режущей пластины 500 во втором направлении, отличном от первого направления. Указанный линейный канал одной или большего количества первых Re-содержащих структур 504А может пересекать линейный канал одной или большего количества вторых Re-содержащих структур 504В в поперечном центре режущей пластины 500. Указанные Re-содержащие структуры 504 могут по меньшей мере частично определять различные области твердого материала 502. Например, первая Re-содержащая структура(ы) 504A и вторая Re-содержащая структура(ы) 504B могут по меньшей мере частично определять первую область 502A, вторую область 502B, третью область 502C и четвертую область 502D твердого материала 502 и каждая из различных областей (например, каждая из первой области 502А, второй области 502В, третьей области 502С и четвертой области 502D) может по отдельности иметь клиновидную форму. Все различные области твердого материала 502 могут иметь по существу подобные микроструктуры, либо по меньшей мере некоторые из различных областей твердого материала 502 могут иметь микроструктуры, отличные от по меньшей мере некоторых других различных областей твердого материала 502. В дополнительных вариантах осуществления режущая пластина 500 может включать в себя дополнительные Re-содержащие структуры 504, проходящие вдоль различных линейных каналов от или вблизи окружности режущей пластины 500 по направлению к поперечному центру режущей пластины 500. Например, режущая пластина 500 дополнительно включает в себя одну или большее количество Re-содержащих структур, проходящих внутрь в направлении поперечного центра режущей пластины 500 в по меньшей мере одном дополнительном направлении (например, в третьем направлении, четвертом направлении и т. д.), отличном от первого направления первой Re-содержащей структуры (структур) 504А и второго направления второй Re-содержащей структуры (структур) 504В. В других вариантах осуществления режущая пластина 500 может включать в себя Re-содержащие структуры 504, проходящие вдоль одного и того же (например, только одного) линейного канала от или вблизи окружности режущей пластины 500 в сторону поперечного центра режущей пластины 500. Например, первая Re-содержащая структура(ы) 504A, проходящая в поперечном направлении в первом направлении, может быть исключена из режущей пластины 500, или вторая Re-содержащая структура(ы) 504B, проходящая в поперечном направлении во втором направлении, может быть исключена из режущей пластины 500.
На фиг. 6 проиллюстрирован упрощенный вид сверху режущей пластины 600 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 6, режущая пластина 600 включает в себя (например, объединяет) признаки конфигураций режущей пластины 100, показанной на фиг. 1 и режущей пластины 500, показанной на фиг. 5. Режущая пластина 600 может включать в себя Re-содержащие структуры 604, проходящие в по существу линейных каналах внутри и в пределах твердого материала 602 режущей пластины 600, а также другие Re-содержащие структуры 604, проходящие в нелинейных каналах внутри и в пределах твердого материала 602 режущей пластины 600. Например, режущая пластина 600 может включать в себя одну или большее количество первых Re-содержащих структур 604А, проходящих в поперечном направлении внутрь в по существу линейном канале от или вблизи окружности режущей пластины 600 до или вблизи поперечного центра режущей пластины 600 в первом направлении, одну или большее количество вторых Re-содержащих структур 604B, проходящих в поперечном направлении внутрь в по существу линейном канале от или вблизи окружности режущей пластины 600 до или вблизи поперечного центра режущей пластины 600 во втором направлении, отличном от первого направления, и одну или большее количество третьих Re-содержащих структур 604C, проходящих по окружности в по существу дугообразном канале вдоль одного и того же (например, только одного) радиального положения режущей пластины 600. Указанные Re-содержащие структуры 604 могут по меньшей мере частично определять разные области (например, первую область 602A, вторую область 602B, третью область 602C, четвертую область 602D и т. д.) твердого материала 602, причем все эти разные области могут иметь по существу сходные микроструктуры, или по меньшей мере некоторые из этих разных областей могут иметь микроструктуры, отличные от по меньшей мере некоторых других из разных областей. В дополнительных вариантах осуществления режущая пластина 600 может включать в себя одну или большее количество дополнительных Re-содержащих структур 604, проходящих в одном или большем количестве различных линейных каналов и/или одном или большем количестве различных нелинейных каналов внутри и в пределах твердого материала 602 режущей пластины 600.
На фиг. 7 проиллюстрирован упрощенный вид сверху режущей пластины 700 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 7, режущая пластина 700 включает в себя по меньшей мере одну Re-содержащую структуру 704, расположенную внутри твердого материала 702, причем Re-содержащая структура 704 проходит в спиральном канале внутри и в пределах твердого материала 702 режущей пластины 700. Используемый в данном документе термин «спиральный канал» означает и включает в себя дугообразный (например, изогнутый) канал, проходящий от местоположения, более радиально близкого к поперечному центру структуры (например, режущей пластины 700) до другого местоположения, более радиально удаленного от поперечного центра структуры. Спиральный канал Re-содержащей структуры 704 может проходить от или вблизи поперечного центра режущей пластины 700 до или вблизи окружности (например, крайних поперечных границ) режущей пластины 700. Части Re-содержащей структуры 704, более радиально близкие к поперечному центру режущей пластины 700, могут по меньшей мере частично (например, по существу) в поперечном направлении описываться другими частями Re-содержащей структуры 704, более радиально удаленными от поперечного центра режущей пластины 700. Указанная Re-содержащая структура 704 может по меньшей мере частично определять разные области (например, первую область 702A, вторую область 702B, третью область 702C, четвертую область 702D и т. д.) твердого материала 702, причем все разные области могут иметь по существу сходные микроструктуры, или по меньшей мере некоторые из разных областей могут иметь микроструктуры, отличные от по меньшей мере некоторых других из разных областей. В дополнительных вариантах осуществления режущая пластина 700 может включать в себя одну или большее количество дополнительных Re-содержащих структур 704, проходящих в одном или большем количестве различных спиральных каналов внутри и в пределах твердого материала 702 режущей пластины 700.
На фиг. 8 проиллюстрирован упрощенный вид сверху режущей пластины 800 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 8, режущая пластина 800 включает в себя (например, объединяет) признаки конфигураций режущей пластины 500, показанной на фиг. 5, и режущей пластины 700, показанной на фиг. 7. Режущая пластина 800 может включать в себя Re-содержащие структуры 804, проходящие в по существу линейных каналах внутри и в пределах твердого материала 802 режущей пластины 800, а также по меньшей мере одну другую Re-содержащую структуру 804, проходящую в спиральном канале внутри и в пределах твердого материала 802 режущей пластины 800. Например, режущая пластина 800 может включать в себя одну или большее количество первых Re-содержащих структур 804A, одну или большее количество вторых Re-содержащих структур 804B и одну или большее количество третьих Re-содержащих структур 804C, проходящих в поперечном направлении внутрь в по существу линейных каналах от или вблизи окружности режущей пластины 800 до или вблизи поперечного центра режущей пластины 800 в направлениях, отличных друг от друга, и по меньшей мере одну четвертую Re-содержащую структуру 804D, проходящую в спиральном канале от или вблизи поперечного центра режущей пластины 800 до или вблизи окружности режущей пластины 800. Указанные Re-содержащие структуры 804 могут по меньшей мере частично определять разные области (например, первую область 802A, вторую область 802B, третью область 802C, четвертую область 802D и т. д.) твердого материала 802, причем все разные области могут иметь по существу сходные микроструктуры, или по меньшей мере некоторые из разных областей могут иметь микроструктуры, отличные от по меньшей мере некоторых других из разных областей. В дополнительных вариантах осуществления режущая пластина 800 может включать в себя одну или большее количество дополнительных Re-содержащих структур 804, проходящих в одном или большем количестве различных линейных каналов и/или одном или большем количестве различных нелинейных каналов (например, одному или большему количеству различных спиральных каналов) внутри и в пределах твердого материала 802 режущей пластины 800.
На фиг. 9 проиллюстрирован упрощенный вид сверху режущей пластины 900 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 9, режущая пластина 900 включает в себя Re-содержащие структуры 904, расположенные внутри твердого материала 902, причем Re-содержащие структуры 904 проходят внутри и в пределах твердого материала 902 в дугообразных каналах, ориентированных не параллельно окружности режущей пластины 900. Например, режущая пластина 900 может включать в себя одну или большее количество первых Re-содержащих структур 904A, проходящих внутри и в пределах твердого материала 902 в первом дугообразном канале, ориентированном не параллельно окружности режущей пластины 900, и одну или большее количество вторых Re-содержащих структур 904B, проходящих внутри и в пределах твердого материала 902 во втором дугообразном канале, также ориентированном не параллельно к окружности режущей пластины 900. Кривизна первого дугообразного канала первой Re-содержащей структуры (структур) 904A и второго дугообразного канала второй Re-содержащей структуры (структур) 904B может, например, быть обратной кривизне окружности режущей пластины 900. Как показано на фиг. 9, в некоторых вариантах осуществления первый дугообразный канал первой Re-содержащей структуры (структур) 904A может зеркально отражать второй дугообразный канал второй Re-содержащей структуры (структур) 904B. Например, первый дугообразный канал первой Re-содержащей структуры (структур) 904A может иметь по существу тот же размер и по существу ту же форму, что и второй дугообразный канал второй Re-содержащей структуры (структур) 904B, но может проходить в одном или большем количестве поперечных направлений, которые противоположны одному или большему количеству поперечных направлений, в которых проходит в поперечном направлении второй дугообразный канал второй Re-содержащей структуры (структур) 904B. В дополнительных вариантах осуществления одна или большее количество Re-содержащих структур 904 могут проходить в разных нелинейных каналах (например, разных дугообразных каналах, наклонных каналах, угловатых каналах, извилистых каналах, синусоидальных каналах, V-образных каналах, U-образных каналах, каналах неправильной формы, их комбинациях и т. д.), чем те, которые показаны на фиг. 9. Указанные Re-содержащие структуры 904 могут по меньшей мере частично определять разные области (например, первую область 902A, вторую область 902B, третью область 902C и т. д.) твердого материала 902, причем все разные области могут иметь по существу сходные микроструктуры, или по меньшей мере некоторые из разных областей могут иметь микроструктуры, отличные от по меньшей мере некоторых других из разных областей. В дополнительных вариантах осуществления режущая пластина 900 может включать в себя одну или большее количество дополнительных Re-содержащих структур 904, проходящих в одном или большем количестве различных нелинейных каналов (например, дугообразных каналов) внутри и в пределах твердого материала 902 режущей пластины 900.
Наряду с желаемыми поперечными конфигурациями указанных выше компонентов (например, Re-содержащих структур, твердого материала и т. д.) режущие пластины в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения могут также включать в себя желательные продольные конфигурации указанных выше компонентов. В качестве неограничивающего примера, в соответствии с вариантами осуществления изобретения, на фиг. 10-15 показаны упрощенные виды в поперечном разрезе режущих пластин, имеющих различные продольные конфигурации ее компонентов. Конфигурации (например, продольные конфигурации) режущих пластин, включающие в себя указанные выше конфигурации Re-содержащих структур и твердый материал, описанные ниже со ссылкой на фиг. 10-15, могут использоваться в сочетании с конфигурациями (например, поперечными конфигурациями) режущих пластин, ранее описанными в данном документе со ссылкой на фиг. 1-9.
На фиг. 10 проиллюстрирован упрощенный вид в поперечном разрезе режущей пластины 1000 в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 10, режущая пластина 1000 включает в себя одну или большее количество Re-содержащих структур 1004, расположенных в твердом материале 1002, причем Re-содержащие структуры 1004 расположены на или по существу в продольном направлении вблизи режущей поверхности 1008 режущей пластины 1000. Режущая поверхность 1008 режущей пластины 1000 может составлять самую верхнюю продольную границу режущей пластины 1000, и Re-содержащие структуры 1004 могут проходить в продольном направлении внутрь твердого материала 1002 режущей пластины 1000 от или по существу рядом с режущей поверхностью 1008. В некоторых вариантах осуществления режущая поверхность 1008 режущей пластины 1000 по меньшей мере частично (например, по существу) определена самыми верхними продольными границами (например, верхними поверхностями) Re-содержащих структур 1004 и самыми верхними продольными границами (например, верхними поверхностями) твердого материала 1002. Самые верхние продольные границы Re-содержащих структур 1004 могут быть по существу расположенными в одной плоскости с самыми верхними продольными границами твердого материала 1002. Указанные Re-содержащие структуры 1004 могут по отдельности продольно проходить до любой желаемой глубины внутри твердого материала 1002, способствуя желаемым характеристикам сопротивления разрушению и самозатачивания режущей пластины 1000, такой как глубина, более чем или равная примерно 10 процентам (например, в пределах диапазона от примерно 10 процентов до примерно 90 процентов) толщины твердого материала 1002. Кроме того, как показано на фиг. 10, Re-содержащие структуры 1004 могут быть ориентированы по существу перпендикулярно режущей поверхности 1008 режущей пластины 1000. В дополнительных вариантах осуществления одна или большее количество Re-содержащих структур 1004 могут иметь другую ориентацию (например, неперпендикулярную ориентацию, такую как угловая ориентация) относительно режущей поверхности 1008 режущей пластины 1000, как описано в дополнительных подробностях ниже.
На фиг. 11 проиллюстрирован упрощенный вид в поперечном разрезе режущей пластины 1100 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 11, режущая пластина 1100 включает в себя одну или большее количество Re-содержащих структур 1104, расположенных внутри твердого материала 1102, причем Re-содержащие структуры 1104 смещены в продольном направлении (например, отделены, удалены, разнесены) от режущей поверхности 1108 режущей пластины 1100. Части твердого материала 1102 в продольном направлении лежат над самыми верхними продольными границами (например, верхние поверхности) Re-содержащих структур 1104. Соответственно, режущая поверхность 1108 режущей пластины 1100 может быть определена самыми верхними продольными границами (например, верхними поверхностями) твердого материала 1102, но не самыми верхними продольными границами Re-содержащих структур 1104. Указанные Re-содержащие структуры 1004 могут по отдельности иметь любые желательные продольные размеры (например, высоту) в твердом материале 1102, способствуя желаемым характеристикам сопротивления разрушению и самозатачиванию режущей пластины 1100, такие как высота более чем или равная примерно 10 процентам (например, в диапазоне от примерно 10 процентов до примерно 90 процентов) толщины твердого материала 1102. Кроме того, Re-содержащие структуры 1104 могут быть смещены в продольном направлении от режущей поверхности 1108 режущей пластины 1100 на любое желаемое расстояние. Как показано на фиг. 11, в некоторых вариантах осуществления Re-содержащие структуры 1104 смещены в продольном направлении как от самых верхних продольных границ (например, режущей поверхности 1108), так и от самых нижних продольных границ режущей пластины 1100. В дополнительных вариантах осуществления Re-содержащие структуры 1104 смещены в продольном направлении от самых верхних продольных границ режущей пластины 1100, но самые нижние продольные границы (например, нижние поверхности) Re-содержащих структур 1104 являются по существу расположенными в одной плоскости с самыми нижними продольными границами режущей пластины 1100. В дополнительных вариантах осуществления Re-содержащие структуры 1104 смещены в продольном направлении от самых верхних продольных границ режущей пластины 1100, но самые нижние продольные границы Re-содержащих структур 1104 проходят в продольном направлении, минуя нижние продольные границы режущей пластины 1100. Кроме того, как показано на фиг. 11, Re-содержащие структуры 1104 могут быть ориентированы по существу перпендикулярно режущей поверхности 1108 режущей пластины 1100. В дополнительных вариантах осуществления одна или большее количество Re-содержащих структур 1104 могут иметь другую ориентацию (например, неперпендикулярную ориентацию, такую как угловая ориентация) относительно режущей поверхности 1108 режущей пластины 1100.
На фиг. 12 проиллюстрирован упрощенный вид в поперечном разрезе режущей пластины 1200 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 12, режущая пластина 1200 включает в себя Re-содержащие структуры 1204, расположенные внутри твердого материала 1202, причем некоторые из Re-содержащих структур 1204 расположены на или по существу в продольном направлении вблизи режущей поверхности 1208 режущей пластины 1200, а другие из Re-содержащих структур 1204 смещены в продольном направлении (например, отделены, дистанцированы, разнесены) от режущей поверхности 1208 режущей пластины 1200. Например, одна или большее количество первых Re-содержащих структур 1204A могут проходить в продольном направлении внутри твердого материала 1202 режущей пластины 1200 от или по существу поблизости от режущей поверхности 1208, а одна или большее количество вторых Re-содержащих структур 1204B могут продольно проходить внутри твердого материала 1202 из одного или большего количества мест ниже режущей поверхности 1208, так что части твердого материала 1202 в продольном направлении лежат над самыми верхними продольными границами (например, верхние поверхности) второй Re-содержащей структуры (структур) 1204B. Режущая поверхность 1208 режущей пластины 1200 может быть определена самыми верхними продольными границами первой Re-содержащей структуры (структур) 1204А и самыми верхними продольными границами (например, верхними поверхностями) твердого материала 1202, но не самыми верхними продольными границами второй Re-содержащей структуры (структур) 1204B. Первая Re-содержащая структура(ы) 1204A и вторая Re-содержащая структура(ы) 1204B могут по отдельности иметь любые продольные размеры (например, высоту), способствующие желаемым характеристикам сопротивления разрушению и самозатачиванию режущей пластины 1200, таким как высота более чем или равная примерно 10 процентам (например, в диапазоне от примерно 10 процентов до примерно 90 процентов) толщины твердого материала 1202. Кроме того, вторая Re-содержащая структура(ы) 1204B может быть смещена в продольном направлении от режущей поверхности 1208 режущей пластины 1200 на любое желаемое расстояние. Вторая Re-содержащая структура(ы) 1204B может быть смещена в продольном направлении как от самых верхних продольных границ (например, режущей поверхности 1208), так и от самых нижних продольных границ режущей пластины 1200, может быть продольно смещена от самых верхних продольных границ режущей пластины 1200, но может иметь самые нижние продольные границы (например, нижние поверхности), которые по существу расположены в одной плоскости с самыми нижними продольными границами режущей пластины 1200, и/или может быть продольно смещена от самых верхних продольных границ режущей пластины 1200, но может иметь самые нижние продольные границы которые проходят в продольном направлении, минуя самые нижние продольные границы режущей пластины 1200. Кроме того, как показано на фиг. 12, Re-содержащие структуры 1204 могут быть ориентированы по существу перпендикулярно режущей поверхности 1208 режущей пластины 1200. В дополнительных вариантах осуществления одна или большее количество Re-содержащих структур 1204 (например, первые Re-содержащие структуры 1204A и/или вторые Re-содержащие структуры 1204B) могут иметь другую ориентацию (например, неперпендикулярную ориентацию, такую как наклонную ориентацию) относительно режущей поверхности 1208 режущей пластины 1200.
На фиг. 13 проиллюстрирован упрощенный вид в поперечном разрезе режущей пластины 1300 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 13, режущая пластина 1300 включает в себя одну или большее количество Re-содержащих структур 1304, расположенных внутри твердого материала 1302, причем Re-содержащие структуры 1304 имеют неперпендикулярную ориентацию относительно режущей поверхности 1308 режущей пластины 1300. Например, Re-содержащая структура(ы) 1304 может быть ориентирована под одним или большим количеством острых углов относительно режущей поверхности 1308 режущей пластины 1300, таким как по меньшей мере одним углом в диапазоне от 0 градусов до 90 градусов (например, от примерно 5 градусов до примерно 85 градусов, от примерно 10 градусов до примерно 75 градусов, от примерно 15 градусов до примерно 60 градусов или от примерно 30 градусов до примерно 45 градусов). Указанный угол(ы) Re-содержащей структуры (структур) 1304 может быть выбран по меньшей мере частично, на основании желаемых характеристик режущей кромки режущей пластины 1300 после заданной степени износа. В некоторых вариантах осуществления Re-содержащая структура(ы) 1304 ориентирована под углом примерно 45 градусов относительно режущей поверхности 1308 режущей пластины 1300. Указанная Re-содержащая структура(ы) 1304 может иметь любую высоту, способствующую желаемым характеристикам сопротивления разрушению и самозатачивания режущей пластины 1300, например, высоту более чем или равную примерно 10 процентам (например, в диапазоне от примерно 10 процентов до примерно 90 процентов) толщины твердого материала 1302. Кроме того, каждая из Re-содержащей структуры (структур) 1304 может быть расположена на или по существу в продольном направлении вблизи режущей поверхности 1308, или по меньшей мере одна из Re-содержащей структуры (структур) 1304 может быть смещена в продольном направлении от режущей поверхности 1308 режущей пластины 1300 на желаемое расстояние.
На фиг. 14 проиллюстрирован упрощенный вид в поперечном разрезе режущей пластины 1400 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 14, режущая пластина 1400 включает в себя Re-содержащие структуры 1404, расположенные внутри твердого материала 1402, причем Re-содержащие структуры 1404 расположены относительно друг друга внутри твердого материала 1402, формируя группировки (например, кластеры) из Re-содержащей структуры (структур) 1404, которые вместе имеют неперпендикулярную ориентацию относительно режущей поверхности 1408 режущей пластины 1400. Например, режущая пластина 1400 может включать в себя одну или большее количество первых Re-содержащих структур 1404A (например, первые Re-содержащие проволоки), проходящих в продольном направлении в твердый материал 1402 от или по существу вблизи от режущей поверхности 1408, одну или большее количество вторых Re-содержащих структур 1404B (например, вторые Re-содержащие проволоки), обеспеченные внутри твердого материала 1402 в одном или большем количестве мест в продольном направлении ниже и в поперечном направлении наружу от первой Re-содержащей структуры (структур) 1404A, а также одну или большее количество третьих Re-содержащих структур 1404C (например, третьи Re-содержащие проволоки), обеспеченных внутри твердого материала 1402 в одном или большем количестве мест в продольном направлении ниже и в поперечном направлении наружу от второй Re-содержащей структуры (структур) 1404B. Указанные Re-содержащие структуры 1404 могут иметь любую подходящую конфигурацию поперечного сечения, включая, без ограничения, круглую, некруглую эллиптическую, треугольную, квадратную, прямоугольную или другую форму многоугольника и т. д. Кроме того, Re-содержащие структуры 1404 могут иметь разнообразные, отличающиеся формы поперечного сечения и/или площади вдоль их длины. В дополнительных вариантах осуществления режущая пластина 1400 может иметь различные количества, положения и/или размещения Re-содержащих структур 1404. Указанные группировки Re-содержащих структур 1404 (например, группировки первой Re-содержащей структуры (структур) 1404A, второй Re-содержащей структуры (структур) 1404B и третьей Re-содержащей структуры (структур) 1404C) могут быть сориентированы под одним или большим количеством острых углов относительно режущей поверхности 1408 режущей пластины 1400, таким как по меньшей мере одним углом в диапазоне от 0 градусов до 90 градусов (например, от примерно 5 градусов до примерно 85 градусов, от примерно 10 градусов до примерно 75 градусов, от примерно 15 градусов до примерно 60 градусов или от примерно 30 градусов до примерно 45 градусов). В дополнительных вариантах осуществления группировки Re-содержащих структур 1404 ориентированы перпендикулярно режущей поверхности 1408 режущей пластины 1400.
На фиг. 15 проиллюстрирован упрощенный вид в поперечном разрезе режущей пластины 1500 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 15, режущая пластина 1500 включает в себя Re-содержащие структуры 1504, расположенные внутри твердого материала 1502, причем Re-содержащие структуры 1504 имеют одну из большего количества неперпендикулярных ориентаций относительно режущей поверхности 1508 режущей пластины 1500 и по меньшей мере некоторые из Re-содержащих структур 1504 в продольном направлении лежат над по меньшей мере частью по меньшей мере некоторой другой из Re-содержащих структур 1504. Например, режущая пластина 1500 может включать в себя одну или большее количество первых Re-содержащих структур 1504А (например, первых Re-содержащих фольг, первых Re-содержащих тонких листов и т. д.), проходящих в твердый материал 1502 под одним или большим количеством острых углов относительно режущей поверхности 1508 режущей пластины 1500, и одну или большее количество вторых Re-содержащих структур 1504B (например, вторых Re-содержащих фольг, вторых Re-содержащих тонких листов и т. д.) по меньшей мере частично в продольном направлении лежащих ниже первой Re-содержащей структуры (структур) 1504А, а также проходящих в твердый материал 1502 под одним или большим количеством острых углов относительно режущей поверхности 1508 режущей пластины 1500. В дополнительных вариантах осуществления режущая пластина 1500 может иметь различные количества, положения, ориентации и/или размещения Re-содержащих структур 1504. Указанные положения и ориентации Re-содержащих структур 1504 (например, первой Re-содержащей структуры (структур) 1504A и второй Re-содержащей структуры (структур) 1504B) могут быть выбраны по меньшей мере частично, на основе требуемых характеристик режущей кромки режущей пластины 1500 после предварительно определенной степени износа. Каждая из Re-содержащих структур 1504 может быть по отдельности ориентирована под углом в диапазоне от 0 градусов до 90 градусов (например, от примерно 5 градусов до примерно 85 градусов, от примерно 10 градусов до примерно 75 градусов, от примерно 15 градусов до примерно 60 градусов, или от примерно 30 градусов до примерно 45 градусов). Указанные Re-содержащие структуры 1504 могут по отдельности иметь любую высоту, способствующую желаемым характеристикам сопротивления разрушению и самозатачивания режущей пластины 1500, например, высоту более чем или равную примерно 10 процентам (например, в диапазоне от примерно 10 процентов до примерно 90 процентов) толщины твердого материала 1502. Кроме того, каждая из Re-содержащих структур 1504 может быть расположена на или по существу в продольном направлении вблизи режущей поверхности 1508, или по меньшей мере одна из Re-содержащих структур 1504 может быть смещена в продольном направлении от режущей поверхности 1508 режущей пластины 1500 на желаемое расстояние.
Режущие пластины согласно вариантам осуществления данного изобретения могут также включать одну или большее количество областей, в которых каталитический материал (например, Co, Fe, Ni, другой элемент из группы VIIIA Периодической таблицы элементов, их сплавы, карбонаты щелочных металлов, их комбинации, и т. д.) не присутствует в промежуточных пространствах между взаимосвязанными частицами (например, взаимосвязанными алмазными частицами) твердого материала указанного выше. Указанный каталитический материал может, например, быть удален (например, выщелочен) из одной или большего количества областей после формирования режущей пластины, как более подробно описано ниже. Указанные области, не содержащие каталитический материал, могут повысить термическую стабильность режущей пластины относительно конфигураций режущей пластины, не включающих в себя области, не содержащие каталитический материал. В качестве неограничивающего примера, в соответствии с вариантами осуществления изобретения, на фиг. 16-20 показаны упрощенные виды в поперечном разрезе режущих пластин, в которых имеются области (например, выщелоченные области), по существу не содержащие каталитический материал. Конфигурации режущих пластин, описанные ниже со ссылкой на фиг. 16-20 могут использоваться в сочетании с конфигурациями режущих пластин, ранее описанных в данном документе со ссылкой на фиг. 1-15.
На фиг. 16 проиллюстрирован упрощенный вид в поперечном разрезе режущей пластины 1600 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 16, режущая пластина 1600 включает в себя одну или большее количество Re-содержащих структур 1604, расположенных внутри твердого материала 1602, а также одну или большее количество практически не содержащих катализатора областей 1612 (например, выщелоченных областей), расположенных в поперечном направлении наружу от Re-содержащей структуры (структур) 1604. Например, по существу не содержащая катализатора область(и) 1612, может по отдельности проходить внутрь в поперечном направлении от поверхности 1610 боковой стенки режущей пластины 1600 до или вблизи (например, по существу вблизи) Re-содержащей структуры (структур) 1604. Указанная по существу не содержащая катализатора область(и) 1612, может также проходить внутрь в продольном направлении от режущей поверхности 1608 режущей пластины 1600. Соответственно, по существу не содержащая катализатора область(и) 1612, может частично (например, менее чем полностью) проходить в поперечном направлении в пределах режущей пластины 1600 и частично определять ее режущую поверхность 1608. Самые нижние продольные границы по существу не содержащей катализатора области (областей) 1612 могут быть расположены в продольном направлении над самыми нижними продольными границами (например, нижними поверхностями) Re-содержащей структуры (структур) 1604, могут быть по существу расположенными в одной плоскости с самыми нижними продольными границами Re-содержащей структуры (структур) 1604 и/или могут быть расположены в продольном направлении ниже самых нижних продольных границ Re-содержащей структуры (структур) 1604.
На фиг. 17 проиллюстрирован упрощенный вид в поперечном разрезе режущей пластины 1700 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 17, режущая пластина 1700 включает в себя одну или большее количество Re-содержащих структур 1704, расположенных внутри твердого материала 1702, и область 1712 по существу не содержащую катализатора (например, выщелоченную область), расположенную в продольном направлении выше, а в поперечном направлении наружу от Re-содержащей структуры (структур) 1704. По существу не содержащая катализатора область 1712 может проходить внутрь в продольном направлении от режущей поверхности 1708 режущей пластины 1700 до или по существу вблизи самых верхних продольных границ (например, верхних поверхностей) Re-содержащей структуры (структур) 1704. По существу не содержащая катализатора область 1712 также может проходить по существу полностью в пределах режущей поверхности 1708 режущей пластины 1700. Соответственно, самые верхние продольные границы по существу не содержащей катализатора области 1712 могут определять режущую поверхность 1708 режущей пластины 1700. Самые нижние продольные границы по существу не содержащей катализатора области 1712 могут располагаться в продольном направлении над самыми верхними продольными границами Re-содержащей структуры (структур) 1704 и/или могут быть по существу расположенными в одной плоскости с самыми верхними продольными границами Re-содержащей структуры (структур) 1704.
На фиг. 18 проиллюстрирован упрощенный вид в поперечном разрезе режущей пластины 1800 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 18, режущая пластина 1800 включает в себя одну или большее количество Re-содержащих структур 1804, расположенных внутри твердого материала 1802, и область 1812 по существу не содержащую катализатора (например, выщелоченную область), расположенную в продольном направлении выше, а в поперечном направлении наружу от Re-содержащей структуры (структур) 1804. По существу не содержащая катализатора область 1812 может проходить внутрь в продольном направлении от режущей поверхности 1808 режущей пластины 1800 до одного или большего количества мест в продольном направлении выше самых верхних продольных границ (например, верхних поверхностей) Re-содержащей структуры (структур) 1804, так что части твердого материала 1802 в продольном направлении находятся между самыми верхними продольными границами Re-содержащей структуры (структур) 1804 и самыми нижними продольными границами по существу не содержащей катализатора области 1812. По существу не содержащая катализатора область 1812 также может проходить по существу полностью в пределах режущей поверхности 1808 режущей пластины 1800. Соответственно, самые верхние продольные границы по существу, не содержащей катализатора области 1812 могут определять режущую поверхность 1808 режущей пластины 1800.
На фиг. 19 проиллюстрирован упрощенный вид в поперечном разрезе режущей пластины 1900 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Как показано на фиг. 19, режущая пластина 1900 включает в себя одну или большее количество Re-содержащих структур 1904, расположенных внутри твердого материала 1902, и область по существу не содержащую катализатора 1912 (например, выщелоченную область) по меньшей мере частично окружающую (например по меньшей мере частично окружающую в поперечном направлении по меньшей мере частично окружающую в продольном направлении) Re-содержащую структуру(ы) 1904. Указанная по существу не содержащая катализатора область 1912 может проходить внутрь в продольном направлении от режущей поверхности 1908 режущей пластины 1900 до одного или большего количества мест в продольном направлении ниже самых верхних продольных границ (например, верхних поверхностей) Re-содержащей структуры (структур) 1904. По существу не содержащая катализатора область 1912 также может проходить в пределах режущей поверхности 1908 режущей пластины 1900. Соответственно, самые верхние границы по существу не содержащей катализатора области 1912 могут по меньшей мере частично определять режущую поверхность 1908 режущей пластины 1900. Самые нижние продольные границы по существу не содержащей катализатора области 1912 могут быть расположены в продольном направлении над самыми нижними продольными границами (например, нижними поверхностями) Re-содержащей структуры (структур) 1904, могут быть по существу расположенными в одной плоскости с самыми нижними продольными границами Re-содержащей структуры (структур) 1904 и/или могут быть расположены в продольном направлении ниже самых нижних продольных границ Re-содержащей структуры (структур) 1904.
На фиг. 20 проиллюстрирован упрощенный вид в поперечном разрезе режущей пластины 2000 в соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения. Указанная режущая пластина 2000 аналогична режущей пластине 1900, показанной на фиг. 19, но режущая пластина 2000 может иметь одну или большее количество перфораций 2011 (например, отверстий, канавок) в практически не содержащей катализатора области 2012, соответствующей частям Re-содержащих структур 2004, удаленных (например, выщелоченных) во время формирования практически не содержащей катализатора области 2012. Как показано на фиг. 20, самые нижние границы перфораций 2011 и по существу не содержащая катализатора область 2012 могут быть расположены в продольном направлении на или выше самых верхних продольных границ (например, верхних поверхностей) оставшихся частей Re-содержащих структур 2004. В дополнительных вариантах осуществления оставшиеся части Re-содержащих структур 2004 могут отсутствовать (например, быть исключенными) в режущей пластине 2000. Например, образование по существу не содержащей катализатора области 2012 может полностью заменить Re-содержащие структуры 2004 перфорациями 2011. Перфорации 2011 могут препятствовать или предотвращать нежелательное поперечное распространение трещин в пределах режущей пластины 2000.
Режущие пластины (например, режущие пластины с 100 по 2000, соответственно показанные на фиг. 1-20) в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения могут быть включены в режущие элементы данного изобретения. Например, в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения на фиг. 21 проиллюстрирован режущий элемент 2101. Режущий элемент 2101 включает в себя опорную подложку 2103 и режущую пластину 2100, прикрепленную (например, связанную, присоединенную, приклеенную) к опорной подложке 2103 на контактной границе 2105. Хотя на фиг. 21 изображена конкретная конфигурация режущего элемента, любой из специалистов обычной квалификации в данной области техники поймет, что в данной области техники известны различные конфигурации режущего элемента, которые могут быть адаптированы для использования в вариантах осуществления данного изобретения. А именно, на фиг. 21 проиллюстрирован неограничивающий пример конфигурации режущего элемента в соответствии с данным изобретением.
Опорная подложка 2103 может быть сформирована из и включать в себя материал, который является относительно твердым и устойчивым к износу. В качестве неограничивающего примера, опорная подложка 2103 может быть сформирована из и включать в себя металлокерамический композитный материал (также называемый «керметный» материал). В некоторых вариантах осуществления опорная подложка 2103 сформирована из и включает в себя материал из цементированного карбида, например, материал из цементированного карбида вольфрама, в котором частицы карбида вольфрама сцементированы в металлическом связующем материале. Используемый в данном документе термин «карбид вольфрама» означает любой состав материала, который содержит химические соединения вольфрама и углерода, такие как, например, WC, W2C и комбинации WC и W2C. Карбид вольфрама включает в себя, например, литой карбид вольфрама, спеченный карбид вольфрама и макрокристаллический карбид вольфрама. Металлический связующий материал может включать в себя, например, каталитический материал, такой как кобальт, никель, железо или их сплавы и смеси. В некоторых вариантах осуществления опорная подложка 2103 сформирована из и включает в себя материал из цементированного кобальтом карбида вольфрама.
Опорная подложка 2103 может иметь любую желаемую внешнюю геометрическую конфигурацию (например, внешнюю поверхность и внешний размер), подходящую для обеспечения механической опоры для режущей пластины 2100 во время бурения под воздействием WOB и применения вращения к породоразрушающему инструменту, несущему режущий элемент 2101. Опорная подложка 2103 может, например, иметь внешнюю форму и внешний размер по меньшей мере частично дополняющие (например, по существу аналогичные) внешнюю геометрическую конфигурацию по меньшей мере части режущей пластины 2100, размещенной на ней или поверх нее. Внешняя форма и внешний размер опорной подложки 2103 также могут быть выполнены с возможностью обеспечивать возможность размещения опорной подложки 2103 внутри и/или размещения на породоразрушающем инструменте, как описано более подробно ниже. В качестве неограничивающего примера, как показано на фиг. 21, опорная подложка 2103 может иметь форму круглого цилиндра. В дополнительных вариантах осуществления опорная подложка 2103 может иметь различную внешнюю форму (например, коническую форму; форму усеченного конуса; ее усеченные варианты) или неправильную форму, такую как сложную форму, дополняющую как режущую пластину 2100, размещенную на ней или поверх нее, так и углубление или гнездо в породоразрушающем инструменте для приема и удержания опорной подложки 2103). Кроме того, контактная граница 2105 между опорной подложкой 2103 и режущей пластиной 2100 (и, следовательно, противоположные поверхности опорной подложки 2103 и режущей пластины 2100) может быть по существу плоской, или может быть не плоской (например, изогнутой, угловой, извилистой, синусоидальный, V-образной, U-образной, неправильной формы, их комбинации и т. д.).
Режущая пластина 2100 может быть расположена на или выше опорной подложки 2103 и может включать в себя твердый материал 2102 и одну или большее количество Re-содержащих структур 2104, расположенных внутри твердого материала 2102. Кроме того, режущая пластина 2100 может иметь по меньшей мере одну поверхность 2110 боковой стенки и режущую поверхность 2108, противоположную контактной границе 2105 между опорной подложкой 2103 и режущей пластиной 2100. Режущая пластина 2100 также может иметь по меньшей мере одну кромку 2113 со снятой фаской (и/или по меньшей мере одну дугообразную кромку) по периметру режущей поверхности 2108. Конфигурация режущей пластины 2100, включая конфигурации ее твердого материала 2102 и Re-содержащей структуры (структур) 2104, может быть по существу аналогична конфигурации одной из режущих пластин 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, ранее описанных в данном документе со ссылкой на фиг. 1-20 соответственно. Как показано на фиг. 21, в некоторых вариантах осуществления самые нижние продольные границы (например, нижние поверхности) Re-содержащей структуры (структур) 2104 могут заканчиваться на и/или над контактной границей 2105 между опорной подложкой 2103 и режущей пластиной 2100. В дополнительных вариантах осуществления самые нижние продольные границы Re-содержащей структуры (структур) 2104 могут быть расположены в продольном направлении ниже контактной границы 2105 между опорной подложкой 2103 и режущей пластиной 2100. Например, Re-содержащая структура(ы) 2104 может проходить в продольном направлении в опорную подложку 2103 от режущей пластины 2100. Прохождение в продольном направлении Re-содержащей структура(ы) 2104 в несущую подложку 2103 может, например, повысить адгезию режущей пластины 2100 к опорной подложке 2103 за счет уменьшения резких переходов свойств (например, коэффициента теплового расширения, модуля Юнга и т. д.) между опорной подложкой 2103 и режущей пластиной 2100.
Вариант осуществления способа формирования режущего элемента (например, режущего элемента 2101, показанного на фиг. 21) по данному изобретению теперь будет описан со ссылкой на фиг. 22А и 22В, которые представляют собой упрощенные виды в поперечном разрезе, иллюстрирующие контейнер в процессе формирования режущего элемента. Из приведенного ниже описания для специалиста в данной области техники будет легко понять, что способы, описанные в данном документе, могут использоваться в различных устройствах. Другими словами, способы по данному изобретению могут быть использованы всякий раз, когда необходимо сформировать режущий элемент, включающий в себя режущую пластину, прикрепленную к подложке.
Ссылаясь на фиг. 22A, порошок 2214 твердого материала (например, порошок алмаза), имеющий одну или большее количество Re-содержащих структур 2204, расположенных в нем, может быть обеспечен внутри контейнера, а опорная подложка 2203 может быть обеспечена на или над порошком 2214 твердого материала. Контейнер может по существу окружать и удерживать порошок 2214 твердого материала, Re-содержащие структуры 2204 и опорную подложку 2203. Как показано на фиг. 22А, контейнер может включать в себя внутренний стакан 2218, в котором может быть расположен порошок 2214 твердого материала, Re-содержащие структуры 2204 и часть опорной подложки 2203, нижнюю концевую деталь 2216, в которой может быть по меньшей мере частично расположен внутренний стакан 2218, и верхний концевой элемент 2220, окружающий опорную подложку 2203 и связанный (например, штамповочным связыванием) с одним или большим количеством внутренних стаканов 2218 и нижней концевой деталью 2216. В дополнительных вариантах осуществления нижняя концевая деталь 2216 может быть исключена (например, отсутствовать).
Порошок 2214 твердого материала может быть сформирован и включать в себя отдельные частицы твердого материала (например, отдельные частицы алмаза, такие как частицы природного алмаза, отдельные частицы синтетического алмаза, их комбинации и т. д.). Отдельные частицы твердого материала могут по отдельности иметь желаемый размер зерна. Отдельные частицы твердого материала могут содержать, например, одну или большее количество микро-размерных частиц твердого материала и нано-размерных частиц твердого материала. Кроме того, каждая из отдельных частиц твердого материала может по отдельности иметь желаемую форму, такую как по меньшей мере одна из следующих: сферическая форма, шестигранная форма, эллипсоидальная форма, цилиндрическая форма, коническая форма или неправильная форма. В некоторых вариантах осуществления каждая из отдельных частиц твердого материала порошка 2214 твердого материала имеет по существу сферическую форму. Указанные отдельные частицы твердого материала могут быть монодисперсными, причем каждая из отдельных частиц твердого материала имеет по существу одинаковый состав, размер и форму материала или могут быть полидисперсными, причем по меньшей мере одна из отдельных частиц твердого материала имеет одно или большее количество из следующего: другой состав материала, другой размер частиц и другую форму, чем по меньшей мере у одной другой из отдельных частиц твердого материала. Порошок 2214 твердого материала может быть сформирован обычными технологическими процессами, которые в данном документе не описаны.
Указанная Re-содержащая структура(ы) 2204 может иметь конфигурации (например, размеры, формы, составы материалов, распределения материала, ориентации, расположения) и положения внутри порошка 2214 твердого материала по существу аналогичные конфигурациям и положениям одной или большего количества Re-содержащих структур 104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 904, 1004, 1104, 1204, 1304, 1404, 1504, 1604, 1704, 1804, 1904, 2004, 2104, ранее описанных со ссылкой на фиг. 1-21 соответственно.
Опорная подложка 2203 может иметь конфигурацию, по существу аналогичную конфигурации опорной подложки 2103, описанной ранее со ссылкой на фиг. 21. Как показано на фиг. 22A, в некоторых вариантах осуществления Re-содержащая структура(ы) 2204 содержится в продольных границах порошка 2214 твердого материала таким образом, что части Re-содержащей структуры (структур) 2204 не проходят в продольном направлении в опорную подложку 2203. В дополнительных вариантах осуществления одна или большее количество из Re-содержащих структур 2204 могут быть расположены таким образом, чтобы проходить в продольном направлении в опорную подложку 2203. Например, опорная подложка 2203 может быть подвергнута одному или большему количеству технологических процессов удаления материала (например, одному или большему количеству технологических процессов травления, таким как один или большее количество технологических процессов лазерного травления), чтобы сформировать желаемый рисунок канавок (например, отверстий, перфораций) в опорной подложке 2203, а затем Re-содержащая структура(ы) 2204 могут быть обеспечены внутри канавок. В таких вариантах осуществления Re-содержащая структура(ы) 2204 может быть расположена таким образом, чтобы проходить в продольном направлении как в опорную подложку 2203, так и в порошок 2214 твердого материала.
Ссылаясь далее на фиг. 22B, порошок 2214 твердого материала (фиг. 22A), Re-содержащие структуры 2204 и опорная подложка 2203 могут быть подвергнуты HTHP обработке для формирования режущего элемента 2201, включающего в себя режущую пластину 2200, прикрепленную к опорной подложке 2203. Указанный технологический процесс HTHP может включать в себя воздействие на порошок 2214 твердого материала, Re-содержащие структуры 2204 и опорную подложку 2203 повышенных температур и повышенных давлений в нагретом прессе в течение достаточного времени для взаимного связывания отдельных частиц твердого материала порошка 2214 твердого материала. Хотя точные рабочие параметры технологических процессов HTHP будут варьироваться в зависимости от конкретных составов и количеств различных спекаемых материалов, давления в нагретом прессе могут быть более чем или равные примерно 5,0 ГПа, а температуры могут быть более чем или равными примерно 1 400 °С. В некоторых вариантах осуществления давления в нагретом прессе могут быть более чем или равными примерно 6,5 гигапаскалям (ГПа), например, более чем или равными примерно 6,7 ГПа. Кроме того, спекаемые материалы и структуры могут выдерживаться при таких температурах и давлениях в течение периода времени в диапазоне от примерно 30 секунд до примерно 20 минут.
После формирования режущая пластина 2200 может быть подвергнута дополнительной обработке. В качестве неограничивающего примера, режущая пластина 2200 может быть подвергнута по меньшей мере технологическим процессам удаления материала, чтобы удалить материал из по меньшей мере части промежуточных пространств среди взаимосвязанными зернами твердого материала 2202 одной или большего количества областей режущей пластины 2200. Например, выщелачивающий агент может быть использован для удаления каталитического материала из одной или большего количества областей режущей пластины 2200 для формирования выщелоченной режущей пластины, имеющей одну из конфигураций, ранее описанных со ссылкой на фиг. 16-20. Подходящие выщелачивающие агенты известны в данной области техники и более полно описаны в, например, патенте США № 5,127,923, выданном Бунтингу и др. (Bunting et al.), опубликованном 7 июля 1992 г., и патенте США № 4,224,380, выданном Бовенкурку и др. (Bovenkerk et al.), опубликованному 23 сентября 1980 г., раскрытие каждого из которых включено в данный документ в полном объеме посредством этой ссылки. В качестве неограничивающего примера, в качестве выщелачивающего агента может использоваться по меньшей мере один из следующего: царская водка (то есть смесь концентрированной азотной кислоты и концентрированной соляной кислоты), кипящая соляная кислота и кипящая фтористоводородная кислота. В некоторых вариантах осуществления выщелачивающий агент может содержать соляную кислоту при температуре, более чем или равной примерно 110 °С. Поверхности, отличные от подлежащих выщелачиванию, такие как поверхности опорной подложки 2203 и/или предварительно определенные поверхности режущей пластины 2200, могут быть закрыты (например, покрыты) защитным материалом, таким как полимерный материал, который является устойчивым к травлению или другому повреждению от выщелачивающего агента. Открытые (например, немаскированные) поверхности режущей пластины 2200, подлежащие выщелачиванию, могут приводиться в контакт с выщелачивающим агентом, например, окунанием или погружением. Выщелачивающий агент может находиться в контакте с открытыми поверхностями режущей пластины 2200 в течение периода времени от примерно 30 минут до примерно 60 часов в зависимости от размера режущей пластины 2200 и желаемой глубины удаления материала.
Режущие элементы (например, режущий элемент 2101, показанный на фиг. 21) в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения могут быть включены в породоразрушающие инструменты данного изобретения. В качестве неограничивающего примера на фиг. 23 проиллюстрировано долото 2307 для вращательного бурения (например, долото для вращательного бурения с запрессованными поликристаллическими алмазными режущими элементами), включающее в себя прикрепленные к нему режущие элементы 2301. Режущие элементы 2301 могут, например, быть прикреплены (например, приварены, припаяны и т. д.) к одному или большему количеству лопаток корпуса 2309 долота указанного долота 2307 для вращательного бурения. Режущие элементы 2301 могут быть по существу аналогичными режущему элементу 2101, описанному ранее в данном документе со ссылкой на фиг. 21. Каждый из режущих элементов 2301 может быть по существу таким же как и каждый другой из режущих элементов 2301 или по меньшей мере один из режущих элементов 2301 может отличаться от по меньшей мере одного другого из режущих элементов 2301.
Во время использования и работы долото 2307 для вращательного бурения может вращаться вокруг своей продольной оси в буровой скважине, проходящей в подземный пласт. Когда долото 2307 для вращательного бурения вращается по меньшей мере некоторые из режущих элементов 2301, обеспеченные во вращательно передних положениях в пределах лопаток корпуса 2309 долота, могут зацеплять поверхности буровой скважины с их режущими кромками и удалять (например, сдвигать, срезать, выдалбливать и т. д.) части подземного пласта. После того, как режущая кромка по меньшей мере одного из режущих элементов 2301 подвергнута заданной степени износа в результате взаимодействия с подземным пластом, режущий элемент 2301 может выйти из строя (например, разломаться) на или вблизи одной или большем количестве Re-содержащих структур, прилегающих к изношенной режущей кромке, в результате чего участок режущей пластины, связанный с изношенной кромкой, отсоединяется от остальной части режущего элемента 2301. Удаление участка, связанного с изношенной режущей кромкой, может образовать новую, относительно острую режущую кромку режущего элемента 2301. Операция бурения может затем продолжаться аналогичным образом, с различными Re-содержащими структурами режущего элемента 2301, облегчающими формирование новой режущей кромки после того, как режущая кромка участка, соседнего с перфорацией, подвергается заданной степени износа внутри буровой скважины.
Указанные режущие пластины, режущие элементы и породоразрушающие инструменты по данному изобретению могут иметь повышенные эксплуатационные характеристики, надежность и долговечность по сравнению с обычными режущими пластинами, обычными режущими элементами и обычными породоразрушающими инструментами. Указанные конфигурации режущих пластин по данному изобретению (например, включая конфигурации и положения их Re-содержащих структур) преимущественно облегчают и поддерживают интенсивное резание подземного пласта посредством комбинации характеристик самозатачивания и селективного зацепления пласта. Указанные режущие пластины, режущие элементы, породоразрушающие инструменты и способы по данному изобретению могут обеспечить повышенную эффективность бурения по сравнению с обычными режущими пластинами, обычными режущими элементами, обычными породоразрушающими инструментами и обычными способами.
Хотя данное изобретение допускает различные модификации и альтернативные формы, конкретные варианты осуществления были в данном документе показаны в качестве примера на графических материалах и подробно описаны. Однако данное изобретение не предназначено для ограничения конкретными раскрытыми формами. Скорее, данное изобретение должно охватывать все модификации, эквиваленты и альтернативы, попадающие в объем раскрытия, как определено в следующей прилагаемой формуле изобретения и ее юридических эквивалентах.
Claims (28)
1. Режущая пластина, содержащая:
поликристаллический твердый материал; и
множество ренийсодержащих структур внутри поликристаллического твердого материала, содержащих рений в количестве более чем или равном примерно 10 массовых процентов, причем указанное множество ренийсодержащих структур содержит несколько ренийсодержащих структур, по существу выровненных друг с другом вдоль одного и того же радиального положения.
2. Режущая пластина по п. 1, отличающаяся тем, что множество ренийсодержащих структур содержит по меньшей мере один ренийсодержащий сплав, содержащий рений и по меньшей мере один тугоплавкий металл.
3. Режущая пластина по одному из пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что множество ренийсодержащих структур содержит:
по меньшей мере одну первую ренийсодержащую структуру, проходящую в первом нелинейном канале; и
по меньшей мере одну вторую ренийсодержащую структуру, смещенную в поперечном направлении от по меньшей мере одной первой ренийсодержащей структуры и проходящую во втором нелинейном канале.
4. Режущая пластина по одному из пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что множество ренийсодержащих структур содержит множество дополнительных ренийсодержащих структур, проходящих в одном или большем количестве по существу линейных каналов внутри твердого материала.
5. Режущая пластина по одному из пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна ренийсодержащая структура из множества ренийсодержащих структур ориентирована не перпендикулярно к верхней продольной границе твердого материала.
6. Режущая пластина по одному из пп. 1 и 2, дополнительно содержащая по меньшей мере одну перфорацию, проходящую в продольном направлении в твердый материал и в продольном направлении лежащую над по меньшей мере одной ренийсодержащей структурой из множества ренийсодержащих структур.
7. Режущая пластина, содержащая:
поликристаллический твердый материал; и
по меньшей мере одну ренийсодержащую структуру внутри поликристаллического твердого материала, содержащую рений в количестве более чем или равном примерно 10 массовых процентов, причем по меньшей мере одна ренийсодержащая структура содержит группу относительно меньших отдельных структур, расположенных вблизи друг с другом, образуя относительно большую вытянутую структуру, по существу не содержащую связей, непосредственно соединяющих относительно меньшие отдельные структуры друг с другом.
8. Режущая пластина, содержащая:
поликристаллический твердый материал; и
по меньшей мере одну ренийсодержащую структуру внутри поликристаллического твердого материала, содержащую рений в количестве более чем или равном примерно 10 массовых процентов, причем по меньшей мере одна ренийсодержащая структура содержит одинарную ренийсодержащую структуру, проходящую по существу непрерывно в дугообразном канале внутри твердого материала.
9. Режущая пластина, содержащая:
поликристаллический твердый материал; и
множество ренийсодержащих структур внутри поликристаллического твердого материала, содержащих рений в количестве более чем или равном примерно 10 массовых процентов, причем указанное множество ренийсодержащих структур содержит:
по меньшей мере одну первую ренийсодержащую структуру, проходящую в нелинейном канале внутри твердого материала; и
по меньшей мере одну вторую ренийсодержащую структуру, проходящую в по существу линейном канале внутри твердого материала.
10. Режущий элемент, содержащий режущую пластину по одному из пп. 1 и 2 сверху опорной подложки.
11. Породоразрушающий инструмент, содержащий режущий элемент по п. 10.
12. Способ формирования режущего элемента, включающий в себя:
образование по меньшей мере одной канавки в опорной подложке;
обеспечение по меньшей мере одной ренийсодержащей структуры внутри по меньшей мере одной канавки в опорной подложке, при этом по меньшей мере одна ренийсодержащая структура содержит рений в количестве более чем или равном примерно 10 массовых процентов;
обеспечение опорной подложки, прилегающей к порошку твердого материала, содержащего отдельные частицы твердого материала, при этом по меньшей мере одна ренийсодержащая структура проходит в продольном направлении как в опорную подложку, так и в порошок твердого материала; и
подвергание опорной подложки по меньшей мере одной ренийсодержащей структуры и порошка твердого материала повышенным температурам и повышенным давлениям для взаимного связывания отдельных частиц твердого материала порошка твердого материала и формирования режущей пластины, прикрепленной к опорной подложке.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15/434,634 | 2017-02-16 | ||
| US15/434,634 US10619422B2 (en) | 2017-02-16 | 2017-02-16 | Cutting tables including rhenium-containing structures, and related cutting elements, earth-boring tools, and methods |
| PCT/US2018/016856 WO2018151965A1 (en) | 2017-02-16 | 2018-02-05 | Cutting tables including rhenium-containing structures, and related cutting elements, earth-boring tools, and methods |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2731432C1 true RU2731432C1 (ru) | 2020-09-02 |
Family
ID=63106182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019128257A RU2731432C1 (ru) | 2017-02-16 | 2018-02-05 | Режущие пластины, включающие ренийсодержащие структуры, и связанные с ними режущие элементы, породоразрушающие инструменты и способы |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10619422B2 (ru) |
| EP (1) | EP3583288B1 (ru) |
| CN (1) | CN110494624B (ru) |
| RU (1) | RU2731432C1 (ru) |
| WO (1) | WO2018151965A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20210047887A1 (en) * | 2019-08-15 | 2021-02-18 | Baker Hughes Oilfield Operations Llc | Techniques for affecting leaching profiles in cutting elements for earth-boring tools and related cutting elements, earth-boring tools, and methods |
| US11111731B2 (en) | 2019-12-06 | 2021-09-07 | Baker Hughes Oilfield Operations Llc | Techniques for forming instrumented cutting elements and affixing the instrumented cutting elements to earth-boring tools and related apparatuses and methods |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4525179A (en) * | 1981-07-27 | 1985-06-25 | General Electric Company | Process for making diamond and cubic boron nitride compacts |
| US20090274897A1 (en) * | 2008-04-16 | 2009-11-05 | Kaner Richard B | Rhenium boride compounds and uses thereof |
| RU2376442C2 (ru) * | 2004-04-28 | 2009-12-20 | Ти Ди Уай Индастриз, Инк. | Буровое долото и способ его изготовления |
| US20110036641A1 (en) * | 2009-08-11 | 2011-02-17 | Lyons Nicholas J | Methods of forming polycrystalline diamond cutting elements, cutting elements, and earth-boring tools carrying cutting elements |
| US20120111642A1 (en) * | 2010-11-08 | 2012-05-10 | Baker Hughes Incorporated | Polycrystalline compacts including nanoparticulate inclusions, cutting elements and earth-boring tools including such compacts, and methods of forming same |
Family Cites Families (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4224380A (en) | 1978-03-28 | 1980-09-23 | General Electric Company | Temperature resistant abrasive compact and method for making same |
| CA1123578A (en) | 1979-11-20 | 1982-05-18 | Frank Souhrada | Process and apparatus for the prevention of solids deposits in a tubular reactor |
| US4985051A (en) * | 1984-08-24 | 1991-01-15 | The Australian National University | Diamond compacts |
| US5127923A (en) | 1985-01-10 | 1992-07-07 | U.S. Synthetic Corporation | Composite abrasive compact having high thermal stability |
| US5435403A (en) * | 1993-12-09 | 1995-07-25 | Baker Hughes Incorporated | Cutting elements with enhanced stiffness and arrangements thereof on earth boring drill bits |
| CN2263194Y (zh) * | 1996-06-21 | 1997-09-24 | 西南石油学院 | 内加强牙齿牙轮钻头 |
| US5711702A (en) * | 1996-08-27 | 1998-01-27 | Tempo Technology Corporation | Curve cutter with non-planar interface |
| US6974624B2 (en) | 2000-12-04 | 2005-12-13 | Advanced Ceramics Research, Inc. | Aligned composite structures for mitigation of impact damage and resistance to wear in dynamic environments |
| US20050050801A1 (en) | 2003-09-05 | 2005-03-10 | Cho Hyun Sam | Doubled-sided and multi-layered PCD and PCBN abrasive articles |
| US20050210755A1 (en) | 2003-09-05 | 2005-09-29 | Cho Hyun S | Doubled-sided and multi-layered PCBN and PCD abrasive articles |
| US7407012B2 (en) * | 2005-07-26 | 2008-08-05 | Smith International, Inc. | Thermally stable diamond cutting elements in roller cone drill bits |
| US8109350B2 (en) | 2006-01-26 | 2012-02-07 | University Of Utah Research Foundation | Polycrystalline abrasive composite cutter |
| US7585342B2 (en) | 2006-07-28 | 2009-09-08 | Adico, Asia Polydiamond Company, Ltd. | Polycrystalline superabrasive composite tools and methods of forming the same |
| US7493972B1 (en) * | 2006-08-09 | 2009-02-24 | Us Synthetic Corporation | Superabrasive compact with selected interface and rotary drill bit including same |
| US9017438B1 (en) | 2006-10-10 | 2015-04-28 | Us Synthetic Corporation | Polycrystalline diamond compact including a polycrystalline diamond table with a thermally-stable region having at least one low-carbon-solubility material and applications therefor |
| US8011456B2 (en) * | 2007-07-18 | 2011-09-06 | Baker Hughes Incorporated | Rotationally indexable cutting elements and drill bits therefor |
| CN201215016Y (zh) * | 2008-07-14 | 2009-04-01 | 双鸭山华盛机械制造有限公司 | 一种复合层采掘机截齿柱齿 |
| US8663349B2 (en) | 2008-10-30 | 2014-03-04 | Us Synthetic Corporation | Polycrystalline diamond compacts, and related methods and applications |
| GB0913304D0 (en) * | 2009-07-31 | 2009-09-02 | Element Six Ltd | Polycrystalline diamond composite compact elements and tools incorporating same |
| WO2011133850A2 (en) * | 2010-04-23 | 2011-10-27 | Baker Hughes Incorporated | Cutting elements for earth-boring tools, earth-boring tools including such cutting elements and related methods |
| CA2806924C (en) | 2010-07-23 | 2016-10-11 | National Oilwell DHT, L.P. | Polycrystalline diamond cutting element and method of using same |
| CA2822029C (en) | 2010-09-03 | 2021-05-11 | Diamond Innovations, Inc. | High quality pcd compact |
| CN103269816B (zh) | 2010-12-21 | 2017-03-01 | 戴蒙得创新股份有限公司 | 一种多晶金刚石复合片 、切割件及制造切割件的方法 |
| US8858662B2 (en) * | 2011-03-04 | 2014-10-14 | Baker Hughes Incorporated | Methods of forming polycrystalline tables and polycrystalline elements |
| US9243452B2 (en) * | 2011-04-22 | 2016-01-26 | Baker Hughes Incorporated | Cutting elements for earth-boring tools, earth-boring tools including such cutting elements, and related methods |
| US20130105231A1 (en) * | 2011-11-01 | 2013-05-02 | Tdy Industries, Inc. | Earth boring cutting inserts and earth boring bits including the same |
| GB201213596D0 (en) | 2012-07-31 | 2012-09-12 | Element Six Abrasives Sa | Superhard constructions & method of making same |
| GB201223528D0 (en) * | 2012-12-31 | 2013-02-13 | Element Six Abrasives Sa | A cutter element for rock removal applications |
| US9346149B1 (en) * | 2013-01-04 | 2016-05-24 | Us Synthetic Corporation | Polycrystalline diamond compacts and applications therefor |
| US9428967B2 (en) * | 2013-03-01 | 2016-08-30 | Baker Hughes Incorporated | Polycrystalline compact tables for cutting elements and methods of fabrication |
| CN203441374U (zh) * | 2013-04-27 | 2014-02-19 | 北京远东恒嘉新材料有限公司 | 一种用于聚晶金刚石复合片的柱状硬质合金基体 |
| US10047567B2 (en) * | 2013-07-29 | 2018-08-14 | Baker Hughes Incorporated | Cutting elements, related methods of forming a cutting element, and related earth-boring tools |
| US9498867B2 (en) | 2013-11-26 | 2016-11-22 | Baker Hughes Incorporated | Polycrystalline compacts, earth-boring tools including such compacts, and methods of fabricating polycrystalline compacts |
| US9945185B2 (en) | 2014-05-30 | 2018-04-17 | Baker Hughes Incorporated | Methods of forming polycrystalline diamond |
| US10633928B2 (en) | 2015-07-31 | 2020-04-28 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Polycrystalline diamond compacts having leach depths selected to control physical properties and methods of forming such compacts |
-
2017
- 2017-02-16 US US15/434,634 patent/US10619422B2/en active Active
-
2018
- 2018-02-05 WO PCT/US2018/016856 patent/WO2018151965A1/en unknown
- 2018-02-05 CN CN201880023677.3A patent/CN110494624B/zh active Active
- 2018-02-05 RU RU2019128257A patent/RU2731432C1/ru active
- 2018-02-05 EP EP18753764.2A patent/EP3583288B1/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4525179A (en) * | 1981-07-27 | 1985-06-25 | General Electric Company | Process for making diamond and cubic boron nitride compacts |
| RU2376442C2 (ru) * | 2004-04-28 | 2009-12-20 | Ти Ди Уай Индастриз, Инк. | Буровое долото и способ его изготовления |
| US20090274897A1 (en) * | 2008-04-16 | 2009-11-05 | Kaner Richard B | Rhenium boride compounds and uses thereof |
| US20110036641A1 (en) * | 2009-08-11 | 2011-02-17 | Lyons Nicholas J | Methods of forming polycrystalline diamond cutting elements, cutting elements, and earth-boring tools carrying cutting elements |
| US20120111642A1 (en) * | 2010-11-08 | 2012-05-10 | Baker Hughes Incorporated | Polycrystalline compacts including nanoparticulate inclusions, cutting elements and earth-boring tools including such compacts, and methods of forming same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110494624B (zh) | 2021-09-07 |
| WO2018151965A1 (en) | 2018-08-23 |
| CN110494624A (zh) | 2019-11-22 |
| EP3583288B1 (en) | 2023-09-27 |
| US10619422B2 (en) | 2020-04-14 |
| US20180230754A1 (en) | 2018-08-16 |
| EP3583288A1 (en) | 2019-12-25 |
| EP3583288A4 (en) | 2021-02-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10815732B2 (en) | Cutting elements, bearings, and earth-boring tools including multiple substrates attached to one another | |
| US20190119989A1 (en) | Methods of making cutting elements and earth-boring tools and resulting cutting elements | |
| RU2559183C2 (ru) | Поликристаллические алмазные элементы, режущие инструменты и буровые инструменты, включающие такие элементы, а также способы изготовления таких элементов и буровых инструментов | |
| US7694757B2 (en) | Thermally stable polycrystalline diamond materials, cutting elements incorporating the same and bits incorporating such cutting elements | |
| US8215420B2 (en) | Thermally stable pointed diamond with increased impact resistance | |
| US7350601B2 (en) | Cutting elements formed from ultra hard materials having an enhanced construction | |
| US11920408B2 (en) | Cutter with geometric cutting edges | |
| US20190145181A1 (en) | Diamond cutting elements for drill bits seeded with hcp crystalline material | |
| RU2731432C1 (ru) | Режущие пластины, включающие ренийсодержащие структуры, и связанные с ними режущие элементы, породоразрушающие инструменты и способы | |
| WO2013170083A1 (en) | Diamond cutting elements for drill bits seeded with hcp crystalline material | |
| EP2961912B1 (en) | Cutting elements leached to different depths located in different regions of an earth-boring tool and related methods | |
| WO2013142640A1 (en) | Self-sharpening cutting elements, earth-boring tools including such cutting elements, and methods of forming such cutting elements |