WO2022222279A1 - 一种聚晶金刚石复合材料、节块及其制备方法 - Google Patents

一种聚晶金刚石复合材料、节块及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2022222279A1
WO2022222279A1 PCT/CN2021/104643 CN2021104643W WO2022222279A1 WO 2022222279 A1 WO2022222279 A1 WO 2022222279A1 CN 2021104643 W CN2021104643 W CN 2021104643W WO 2022222279 A1 WO2022222279 A1 WO 2022222279A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polycrystalline diamond
pit
powder
composite material
segment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/CN2021/104643
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
刘一波
徐良
邹新光
孙延龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BEIJING GANG YAN DIAMOND PRODUCTS Co
Advanced Technology and Materials Co Ltd
Original Assignee
BEIJING GANG YAN DIAMOND PRODUCTS Co
Advanced Technology and Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEIJING GANG YAN DIAMOND PRODUCTS Co, Advanced Technology and Materials Co Ltd filed Critical BEIJING GANG YAN DIAMOND PRODUCTS Co
Publication of WO2022222279A1 publication Critical patent/WO2022222279A1/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F2005/001—Cutting tools, earth boring or grinding tool other than table ware

Definitions

  • the working part 40 is made of the following raw materials by volume percentage: metal powder 10%, polycrystalline diamond 90%.
  • a preparation method of a polycrystalline diamond composite material segment comprising the following steps:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

一种聚晶金刚石复合材料、节块及其制备方法，所述的聚晶金刚石复合材料由金属粉末和聚晶金刚石组成，所述的金属粉末制成蜂窝状结构，所述的蜂窝状结构的中空部分填充聚晶金刚石。所述的节块由工作部分（40）和支撑部分（50）组成，所述的支撑部分（50）用于支撑工作部分（40）；所述的工作部分（40）为聚晶金刚石复合材料，所述的支撑部分（50）为硬质合金基体。所述节块具有优越的抗冲击韧性和耐磨性，抗冲击韧性5-6J/cm 2，磨耗比30-40万，且节块中金刚石均匀分布均匀，能够在复杂地层中钻进，且钻头的寿命长，满足一个钻孔换一次钻头的要求。所述的节块可以用于深海、深井勘探及长水平页岩气开采用钻头的切削齿。

Description

一种聚晶金刚石复合材料、节块及其制备方法 技术领域
本发明属于油气钻井深海、深井及长水平井页岩气开采钻头用的节块，具体涉及一种聚晶金刚石复合材料、节块及其制备方法。
背景技术
我国深部油气资源、深海油气资源和非常规天然气资源储量相当可观，但面临着勘探开发难度大、成本高等问题。深井、超深井地层研磨性强、可钻性差、温度高，导致钻井机械钻速极低，有的地层机械钻速不到0.5m/h。如果遇到大段不均质的砾石层，钻头磨损加剧，钻井机械钻速降低，钻井周期加长，钻井成本也增加。长水平段水平井分段压裂是目前页岩气、致密气等非常规天然气高效、低成本开发的主要技术手段。目前我国这类油气钻井的成本和周期是国外发达国家的2-3倍，复杂的地质条件是客观原因，但是钻井技术的落后也是重要的因素。“一趟钻”技术是有效降低页岩气开发成本的关键钻井技术之一，同时也对钻具的性能提出了新的挑战。深海钻井成本是陆地钻井成本的1.5～2倍，甚至更高。因此，提高钻井效率是降低深水油气勘探开发成本的重要途径。大位移井是海洋油气资源开发的有效手段，大位移井因其水平位移大、钻井周期长，要求钻头抗磨损能力强、破岩效率高、故障率低、使用寿命长。
旋转冲击钻井方式是提高深井、超深井复杂地层钻井效率的关键技术，此处常用钻头有牙轮钻头、PDC钻头、孕镶金刚石钻头。但目前牙轮钻头 的硬质合金齿耐磨性不够，钻头寿命短；PDC钻头的磨耗比超过50万，但抗冲击韧性只有3-4J/cm 2，用于卵砾石等复杂地层容易崩齿，极大的缩短了钻头寿命；孕镶钻头的钻进效率不高，只能用于极硬岩层的钻进。因此，急需开发一种兼具耐磨性、抗冲击韧性的材料(或节块)，用来制备钻头及切削齿，解决深海、深井勘探及长水平页岩气开采存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的之一在于：提供一种聚晶金刚石复合材料。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种聚晶金刚石复合材料，由金属粉末和聚晶金刚石组成，所述的金属粉末制成蜂窝状结构，所述的蜂窝状结构的中空部分填充聚晶金刚石。
优选地，所述的金属粉末与聚晶金刚石的体积比为(1-3)：(7-9)。
优选地，所述的金属粉末由W粉末、Co粉末、Cu粉末、Zn粉末、Ni粉末组成。
优选地，所述的金属粉末中W粉末、Co粉末、Cu粉末、Zn粉末、Ni粉末的质量比为(60-80):(5-15):(5-10):(2-5):(5-10)。
优选地，所述的聚晶金刚石的粒度为1-3mm。
本发明的目的之二在于：提供一种节块。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种采用聚晶金刚石复合材料制成的节块，所述的节块由工作部分和支撑部分组成，所述的支撑部分用于支撑工作部分；所述的工作部分为聚晶金刚石复合材料，所述的支撑部分为硬质合金基体。
优选地，所述的硬质合金基体为YG15。
优选地，所述的支撑部分为柱状体，所述的柱状体内设置填充孔，所述的填充孔沿着柱状体的轴线方向设置。
优选地，所述的柱状体的顶面为平顶或圆顶。
本发明的目的之三在于：提供一种节块的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一节块的制备方法，具体包括如下步骤：
S1：将金属粉末混合均匀，得到胎体粉末；
S2：将胎体粉末制粒后作为原料使用；
S3：采用3D打印的方式将原料打印成底板、中间板及顶板；
其中，所述的顶板的下侧设有第一凹坑，所述的底板的上侧设有第二凹坑，所述的中间板的上侧设置第三凹坑，中间板的下侧设置第四凹坑，所述的底板、中间板和顶板由下到上组合在一起形成蜂窝状结构；
S4：在每个第二凹坑和第三凹坑内均放入聚晶金刚石，形成聚晶金刚石复合材料；
S5：将聚晶金刚石复合材料与硬质合金基体放入石墨模具内，然后放入六面顶压机内高温高压制备成节块。
优选地，步骤S2中胎体粉末制粒后得到粒径为50-100μm的类球形颗粒。
优选地，步骤S3中，所述的第一凹坑、第二凹坑、第三凹坑和第四凹坑均设置多个且呈一一对应关系；所述的第一凹坑、第二凹坑、第三凹坑和第四凹坑的结构及间距均采用有限元方法模拟得到。
优选地，步骤S3中所述的中间板设置一个或多个。
优选地，当所述的中间板设置一个时，步骤S4的具体过程如下：
在底板上侧的每个第二凹坑内均放入聚晶金刚石，然后盖上中间板；在中间板上侧的每个第三凹坑内均放入聚晶金刚石，盖上顶板，形成聚晶金刚石复合材料；
当所述的中间板设置多个时，步骤S4的具体过程如下：
在底板上侧的每个第二凹坑内均放入聚晶金刚石，然后盖上中间板；在中间板上侧的每个第三凹坑内均放入聚晶金刚石，再次盖上中间板，在中间板上侧的每个第三凹坑内放入聚晶金刚石，以此类推，直至达到所需要的厚度，最终盖上顶板，形成聚晶金刚石复合材料。
优选地，步骤S5中所述的高温高压的条件设置为：温度1350-1400℃，压力5-6GPa。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)金刚石在工作部分(聚晶金刚石复合材料)内的体积分数可以做到70-90％，通过3D打印底板、中间板及顶板，在三个部分留有的凹坑内装入聚晶金刚石，聚晶金刚石在高温高压条件下与周边的金属粉末结合形成耐磨性极高的聚晶金刚石复合材料，且聚晶颗粒之间没有接触，不容易脱落，极大的提高了节块的耐磨性。
2)聚晶金刚石复合材料采用3D打印工艺形成的金属粉末作为支撑结构，与常规的复合片PDC相比，抗冲击韧性得到极大的改善。
3)本发明的节块具有优越的抗冲击韧性和耐磨性，抗冲击韧性5-6J/cm 2，磨耗比30-40万，且节块中金刚石均匀分布均匀，能够在复杂地层中钻进，且钻头的寿命长，满足一个钻孔换一次钻头的要求。本发明的节块可以用于深海、深井勘探及长水平页岩气开采用钻头的切削齿。
附图说明
图1为底板、中间板及顶板的结构示意图；
图2为圆顶形节块的结构示意图；
图3为平顶形节块的结构示意图；
附图标记中：10-底板、11-第二凹坑、20-中间板、21-第三凹坑、22-第四凹坑、30-顶板、31-第一凹坑、40-工作部分、50-支撑部分。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种聚晶金刚石复合材料节块，其由工作部分40的聚晶金刚石复合材料和支撑部分50的硬质合金基体组成。
工作部分40按体积百分比由以下原料制成：金属粉末10％，聚晶金刚石90％。
工作部分40的金属粉末按重量百分比计包括如下组分：70％的W粉末，10％的Co粉末，10％的Cu粉末、5％的Zn粉末、5％的Ni粉末。
工作部分40的聚晶金刚石粒度为2mm。
支撑部分50的硬质合金块为YG15(WC和Co形成的硬质合金块，其中Co的质量百分数为15％)。
一种聚晶金刚石复合材料节块的制备方法，包括如下步骤：
S1：按照上述金属粉末的配比称取原料，混合处理均匀，得到胎体粉 末；
S2：将胎体粉末制粒得到类球形颗粒，先过50目筛网，然后过100目筛网，留存100目筛网的筛上物作为原料使用；
S3：采用3D打印的方式将原料打印成底板10、中间板20及顶板30；如图1所示：
从图1中可以看出：所述的顶板30的下侧设有第一凹坑31，所述的底板10的上侧设有第二凹坑11，所述的中间板20的上侧设置第三凹坑21，中间板20的下侧设置第四凹坑22，所述的底板10、中间板20及顶板30由下到上组合在一起形成蜂窝状结构；
所述的第一凹坑31、第二凹坑11、第三凹坑21和第四凹坑22均设置多个且呈一一对应关系；所述的第一凹坑31、第二凹坑11、第三凹坑21和第四凹坑22的结构及间距均采用有限元方法模拟得到；
S4：在底板10上侧的每个第二凹坑11内均放入聚晶金刚石，然后盖上中间板20；在中间板20上侧的每个第三凹坑21内均放入聚晶金刚石，再次盖上中间板20，在中间板20上侧的每个第三凹坑21内放入聚晶金刚石，以此类推，直至达到所需要的厚度，最终盖上顶板30，形成聚晶金刚石复合材料；
S5：将硬质合金基体放入石墨模具内，将聚晶金刚石复合材料放入硬质合金基体的填充孔内，然后在六面顶压机内高温高压(温度1360℃，压力5GPa)制备成节块。
本实施例的节块可以设置成图2或者图3的结构；
当实施例1的节块设置成图2的圆顶形节块时，从图2中可以看出： 节块包括支撑部分50和设置在支撑部分50填充孔内的工作部分40(聚晶金刚石复合材料)；所述的支撑部分50为柱状体，所述的柱状体内设置填充孔，填充孔沿着柱状体的轴线方向设置，所述的支撑部分50的顶面为圆顶。此时制备的节块的抗冲击韧性为5.6J/cm 2，磨耗比为34.2万；
当实施例1的节块设置成图3的平顶形节块时，从图3中可以看出：节块包括支撑部分50和设置在支撑部分50填充孔内的工作部分40(聚晶金刚石复合材料)；所述的支撑部分50为柱状体，所述的柱状体内设置填充孔，填充孔沿着柱状体的轴线方向设置，所述的支撑部的顶面为平顶。此时制备的节块的抗冲击韧性5.0J/cm 2，磨耗比40万。
从以上节块的性能参数中可以看出：圆顶形节块的冲击韧性比优于平顶形节块，平顶形节块的磨耗比优于圆顶形节块。所以，在实际工作时，针对钻头不同位置的需求选择柱状体的顶面为平顶或者圆顶，比如冲击力大的地方选择圆顶，磨损严重的位置选用平顶。
实施例2
一种聚晶金刚石复合材料节块，其由工作部分40的聚晶金刚石复合材料和支撑部分50的硬质合金基体组成。
工作部分40按体积百分比由以下原料制成：金属粉末20％，聚晶金刚石80％。
工作部分40的金属粉末按重量百分比计包括如下组分：75％的W粉末，10％的Co粉末，5％的Cu粉末、5％的Zn粉末、5％的Ni粉末。
工作部分40的聚晶金刚石粒度为2mm。
支撑部分50的硬质合金块为YG15(WC和Co形成的硬质合金块，其 中Co的质量百分数为15％)。
一种聚晶金刚石复合材料节块的制备方法，包括如下步骤：
S1：按照上述金属粉末的配比称取原料，混合处理均匀，得到胎体粉末；
S2：将胎体粉末制粒得到类球形颗粒，先过50目筛网，然后过100目筛网，留存100目筛网的筛上物作为原料使用；
S3：采用3D打印的方式将原料打印成底板10、中间板20及顶板30；如图1所示：
从图1中可以看出：所述的顶板30的下侧设有第一凹坑31，所述的底板10的上侧设有第二凹坑11，所述的中间板20的上侧设置第三凹坑21，中间板20的下侧设置第四凹坑22，所述的底板10、中间板20及顶板30由下到上组合在一起形成蜂窝状结构；
所述的第一凹坑31、第二凹坑11、第三凹坑21和第四凹坑22均设置多个且呈一一对应关系；所述的第一凹坑31、第二凹坑11、第三凹坑21和第四凹坑22的结构及间距均采用有限元方法模拟得到；
S4：在底板10上侧的每个第二凹坑11内均放入聚晶金刚石，然后盖上中间板20；在中间板20上侧的每个第三凹坑21内均放入聚晶金刚石，再次盖上中间板20，在中间板20上侧的每个第三凹坑21内放入聚晶金刚石，以此类推，直至达到所需要的厚度，最终盖上顶板30，形成聚晶金刚石复合材料；
S5：将硬质合金基体放入石墨模具内，将聚晶金刚石复合材料放入硬质合金基体的填充孔内，然后在六面顶压机内高温高压(温度1360℃，压 力5GPa)制备成节块。
该实施例制备的聚晶金刚石复合材料节块(结构如图2所示)抗冲击韧性5.5J/cm 2，磨耗比35.5万。
实施例3
一种聚晶金刚石复合材料节块，其由工作部分40的聚晶金刚石复合材料和支撑部分50的硬质合金基体组成。
工作部分40按体积百分比由以下原料制成：金属粉末30％，聚晶金刚石70％。
工作部分40的金属粉末按重量百分比计包括如下组分：80％的W粉末，5％的Co粉末，5％的Cu粉末、3％的Zn粉末、7％的Ni粉末。
工作部分40的聚晶金刚石粒度为2mm。
支撑部分50的硬质合金块为YG15(WC和Co形成的硬质合金块，其中Co的质量百分数为15％)。
一种聚晶金刚石复合材料节块的制备方法，包括如下步骤：
S1：按照上述金属粉末的配比称取原料，混合处理均匀，得到胎体粉末；
S2：将胎体粉末制粒得到类球形颗粒，先过50目筛网，然后过100目筛网，留存100目筛网的筛上物作为原料使用；
S3：采用3D打印的方式将原料打印成底板10、中间板20及顶板30；如图1所示：
从图1中可以看出：所述的顶板30的下侧设有第一凹坑31，所述的底板10的上侧设有第二凹坑11，所述的中间板20的上侧设置第三凹坑21， 中间板20的下侧设置第四凹坑22，所述的底板10、中间板20及顶板30由下到上组合在一起形成蜂窝状结构；
所述的第一凹坑31、第二凹坑11、第三凹坑21和第四凹坑22均设置多个且呈一一对应关系；所述的第一凹坑31、第二凹坑11、第三凹坑21和第四凹坑22的结构及间距均采用有限元方法模拟得到；
S4：在底板10上侧的每个第二凹坑11内均放入聚晶金刚石，然后盖上中间板20；在中间板20上侧的每个第三凹坑21内均放入聚晶金刚石，再次盖上中间板20，在中间板20上侧的每个第三凹坑21内放入聚晶金刚石，以此类推，直至达到所需要的厚度，最终盖上顶板30，形成聚晶金刚石复合材料；
S5：将硬质合金基体放入石墨模具内，将聚晶金刚石复合材料放入硬质合金基体的填充孔内，然后在六面顶压机内高温高压(温度1360℃，压力5GPa)制备成节块。
该实施例制备的聚晶金刚石复合材料节块(结构如图2所示)抗冲击韧性6.0J/cm 2，磨耗比30万。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (15)

  1. 一种聚晶金刚石复合材料，其特征在于：由金属粉末和聚晶金刚石组成，所述的金属粉末制成蜂窝状结构，所述的蜂窝状结构的中空部分填充聚晶金刚石。
  2. 根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合材料，其特征在于：所述的金属粉末与聚晶金刚石的体积比为(1-3)：(7-9)。
  3. 根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合材料，其特征在于：所述的金属粉末由W粉末、Co粉末、Cu粉末、Zn粉末、Ni粉末组成。
  4. 根据权利要求3所述的聚晶金刚石复合材料，其特征在于：所述的金属粉末中W粉末、Co粉末、Cu粉末、Zn粉末、Ni粉末的质量比为(60-80):(5-15):(5-10):(2-5):(5-10)。
  5. 根据权利要求1所述的聚晶金刚石复合材料，其特征在于：所述的聚晶金刚石的粒度为1-3mm。
  6. 一种采用权利要求1-5任意一项所述的聚晶金刚石复合材料制成的节块，其特征在于：所述的节块由工作部分和支撑部分组成，所述的支撑部分用于支撑工作部分；所述的工作部分为聚晶金刚石复合材料，所述的支撑部分为硬质合金基体。
  7. 根据权利要求6所述的节块，其特征在于：所述的硬质合金基体为YG15。
  8. 根据权利要求6所述的节块，其特征在于：所述的支撑部分为柱状体，所述的柱状体内设置填充孔，所述的填充孔沿着柱状体的轴线方向设 置。
  9. 根据权利要求8所述的节块，其特征在于：所述的柱状体的顶面为平顶或圆顶。
  10. 一种如权利要求7-9任意一项所述的节块的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
    S1：将金属粉末混合均匀，得到胎体粉末；
    S2：将胎体粉末制粒后作为原料使用；
    S3：采用3D打印的方式将原料打印成底板、中间板及顶板；
    其中，所述的顶板的下侧设有第一凹坑，所述的底板的上侧设有第二凹坑，所述的中间板的上侧设置第三凹坑，中间板的下侧设置第四凹坑，所述的底板、中间板和顶板由下到上组合在一起形成蜂窝状结构；
    S4：在每个第二凹坑和第三凹坑内均放入聚晶金刚石，形成聚晶金刚石复合材料；
    S5：将聚晶金刚石复合材料与硬质合金基体放入石墨模具内，然后放入六面顶压机内高温高压制备成节块。
  11. 根据权利要求10所述的节块的制备方法，其特征在于：步骤S2中胎体粉末制粒后得到粒径为50-100μm的类球形颗粒。
  12. 根据权利要求10所述的节块的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述的第一凹坑、第二凹坑、第三凹坑和第四凹坑均设置多个且呈一一对应关系；所述的第一凹坑、第二凹坑、第三凹坑和第四凹坑的结构及间距均采用有限元方法模拟得到。
  13. 根据权利要求10所述的节块的制备方法，其特征在于：步骤S3 中所述的中间板设置一个或多个。
  14. 根据权利要求13所述的节块的制备方法，其特征在于：
    当所述的中间板设置一个时，步骤S4的具体过程如下：
    在底板上侧的每个第二凹坑内均放入聚晶金刚石，然后盖上中间板；在中间板上侧的每个第三凹坑内均放入聚晶金刚石，盖上顶板，形成聚晶金刚石复合材料；
    当所述的中间板设置多个时，步骤S4的具体过程如下：
    在底板上侧的每个第二凹坑内均放入聚晶金刚石，然后盖上中间板；在中间板上侧的每个第三凹坑内均放入聚晶金刚石，再次盖上中间板，在中间板上侧的每个第三凹坑内放入聚晶金刚石，以此类推，直至达到所需要的厚度，最终盖上顶板，形成聚晶金刚石复合材料。
  15. 根据权利要求10所述的节块的制备方法，其特征在于：步骤S5中所述的高温高压的条件设置为：温度1350-1400℃，压力5-6GPa。
PCT/CN2021/104643 2021-04-23 2021-07-06 一种聚晶金刚石复合材料、节块及其制备方法 Ceased WO2022222279A1 (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110442510.4 2021-04-23
CN202110442510.4A CN113996794A (zh) 2021-04-23 2021-04-23 一种聚晶金刚石复合材料、节块及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022222279A1 true WO2022222279A1 (zh) 2022-10-27

Family

ID=79920942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2021/104643 Ceased WO2022222279A1 (zh) 2021-04-23 2021-07-06 一种聚晶金刚石复合材料、节块及其制备方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN113996794A (zh)
WO (1) WO2022222279A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118405925A (zh) * 2024-05-09 2024-07-30 河南工业大学 一种高韧性的纳米聚晶金刚石复合材料制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6361873B1 (en) * 1997-07-31 2002-03-26 Smith International, Inc. Composite constructions having ordered microstructures
US7108598B1 (en) * 2001-07-09 2006-09-19 U.S. Synthetic Corporation PDC interface incorporating a closed network of features
US20060272571A1 (en) * 2005-06-07 2006-12-07 Cho Hyun S Shaped thermally stable polycrystalline material and associated methods of manufacture
US20070054101A1 (en) * 2003-06-12 2007-03-08 Iakovos Sigalas Composite material for drilling applications
US20080023230A1 (en) * 2006-07-28 2008-01-31 Hyun Sam Cho Polycrystalline superabrasive composite tools and methods of forming the same
CN105229255A (zh) * 2013-03-31 2016-01-06 六号元素磨料股份有限公司 超硬结构体及其制造方法
CN108342633A (zh) * 2017-12-21 2018-07-31 北京安泰钢研超硬材料制品有限责任公司 胎体组合物、采用该组合物的金刚石节块及其制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102390088B (zh) * 2011-09-27 2014-05-07 泉州市洛江区双阳金刚石工具有限公司 一种金刚石有序排列的刀头及其制造方法
CN202832225U (zh) * 2012-09-19 2013-03-27 河南省亚龙金刚石制品有限公司 一种潜孔钻头用金刚石复合片
CN206000469U (zh) * 2016-07-08 2017-03-08 湖北地大金石地质工具有限公司 陶瓷基热压孕镶蜂窝体金刚石钻头
CH713262B1 (fr) * 2016-12-20 2023-03-15 Swatch Group Res & Dev Ltd Composant horloger en matériau composite.
CN109954883B (zh) * 2019-03-12 2021-08-24 广东工业大学 带有三维骨架硬质合金基体的聚晶金刚石复合片制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6361873B1 (en) * 1997-07-31 2002-03-26 Smith International, Inc. Composite constructions having ordered microstructures
US7108598B1 (en) * 2001-07-09 2006-09-19 U.S. Synthetic Corporation PDC interface incorporating a closed network of features
US20070054101A1 (en) * 2003-06-12 2007-03-08 Iakovos Sigalas Composite material for drilling applications
US20060272571A1 (en) * 2005-06-07 2006-12-07 Cho Hyun S Shaped thermally stable polycrystalline material and associated methods of manufacture
US20080023230A1 (en) * 2006-07-28 2008-01-31 Hyun Sam Cho Polycrystalline superabrasive composite tools and methods of forming the same
CN105229255A (zh) * 2013-03-31 2016-01-06 六号元素磨料股份有限公司 超硬结构体及其制造方法
CN108342633A (zh) * 2017-12-21 2018-07-31 北京安泰钢研超硬材料制品有限责任公司 胎体组合物、采用该组合物的金刚石节块及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118405925A (zh) * 2024-05-09 2024-07-30 河南工业大学 一种高韧性的纳米聚晶金刚石复合材料制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113996794A (zh) 2022-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107842317B (zh) 硬岩钻进用冲剪复合钻头
US8020640B2 (en) Impregnated drill bits and methods of manufacturing the same
US9421671B2 (en) Infiltrated diamond wear resistant bodies and tools
US9771497B2 (en) Methods of forming earth-boring tools
CN103028731A (zh) 一种热压孕镶金刚石钻齿和制法及其在强研磨性硬地层的应用
CN101680273A (zh) 具有增强耐用性和增强磨损寿命的超耐磨切削元件，以及如此配备的钻进设备
CN102146771A (zh) 一种适合于强研磨性硬地层的热压孕镶金刚石钻齿
CN113445929B (zh) 强化热压柱状金刚石复合体孕镶钻头及其制造方法
CN111894473B (zh) 强研磨性硬地层钻进用的孕镶金刚石钻头及其制造方法
CN103806844A (zh) 深部硬岩钻进用钎焊镍基孕镶金刚石钻头及其制造方法
CN103696695B (zh) 一种海底石油麻花钻头及其制备工艺
WO2022222279A1 (zh) 一种聚晶金刚石复合材料、节块及其制备方法
WO2022222278A1 (zh) 一种金刚石-金属基复合材料、节块及其制备方法
CN216446854U (zh) 强化热压柱状金刚石复合体孕镶钻头
CN102400646A (zh) 旋切钻头与牙轮钻头形成的复合钻头
CN110056313A (zh) Pdc-孕镶金刚石复合块
CN112453411B (zh) 一种含激光3d打印法涂覆金刚石层的潜孔钻头及其制备方法
CN104498798B (zh) 滚压破岩钻齿涂层材料及金刚石-碳化钨硬质合金复合钻齿制备工艺
CN114029510A (zh) 一种3d打印双螺旋结构金刚石复合材料节块及其制备方法
CN202788628U (zh) 一种pdc钻齿
CN107598174B (zh) 一种整体烧结聚晶金刚石球齿及其制备方法
CN206071458U (zh) 一种pdc组合齿
CN115815605B (zh) 定向复合片的长寿命钻头生产工艺
CN211397462U (zh) 一种灌注桩钻头
CN201650125U (zh) 混合切削结构石油天然气钻井钻头

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21937503

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21937503

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1