使用难熔金属加强的金属基质复合材料转让专利
申请号 : CN201680010940.6
文献号 : CN107406927B
文献日 : 2019-04-26
发明人 : G·T·奥尔森 , G·O·库克三世 , D·B·沃格尔韦德 , J·G·托马斯
申请人 : 哈利伯顿能源服务公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种金属基质复合材料(MMC)工具,其包括:
包括渗透有粘合剂材料的加强材料的硬复合材料部分,其中所述加强材料包括散布有加强粒子的难熔金属成分,其中所述加强粒子的表面粗糙度比所述难熔金属成分的表面粗糙度大至少两倍,其中所述难熔金属成分具有至少0.05的破坏应变和200GPa或更小的剪切模量,并且其中所述加强粒子具有0.01或更小但比所述难熔金属成分的破坏应变小至少五倍的破坏应变,并且所述加强粒子具有大于200GPa且比所述难熔金属成分的剪切模量大至少两倍的剪切模量。
2.如权利要求1所述的MMC工具,其中所述加强粒子包括选自由金属间化合物、硼化物、碳化物、氮化物、氧化物、陶瓷、金刚石和以上的任何组合组成的组的材料的粒子。
3.如权利要求1所述的MMC工具,其中所述难熔金属成分选自由难熔金属、难熔金属合金以及难熔金属和难熔金属合金的组合组成的组。
4.如权利要求3所述的MMC工具,其中所述难熔金属成分选自由以下组成的组:钨、钽、钼、铌、铪、铬、钒、锆、钛及上述组分之间的任何合金。
5.如权利要求1所述的MMC工具,其中所述难熔金属成分是钨金属粉末,且所述加强粒子是碳化钨粉末。
6.如权利要求1所述的MMC工具,其中所述硬复合材料部分包括处于所述加强材料的按重量计算1%与40%之间的浓度的所述难熔金属成分。
7.如权利要求1所述的MMC工具,其中所述加强材料渗透有处于以下温度的所述粘合剂材料:高于所述粘合剂材料的液相线温度但是低于所述难熔金属成分的固相线温度。
8.如权利要求1所述的MMC工具,其中所述硬复合材料部分进一步包括一个或多个局部硬复合材料部分,所述一个或多个局部硬复合材料部分包括散布有处于加强材料的按重量计算80%与100%之间的浓度的所述加强粒子的所述难熔金属成分。
9.如权利要求1所述的MMC工具,其中所述难熔金属成分的浓度梯度在贯穿所述硬复合材料部分的方向上逐步减小。
10.如权利要求1所述的MMC工具,其中所述硬复合材料部分包括具有不同浓度的所述难熔金属成分的多个不同的层。
11.一种钻头,其包括:
钻头体;以及
耦接至所述钻头体的外部的多个切割元件,
其中所述钻头体的至少一部分包括硬复合材料部分,所述复合材料部分包括渗透有粘合剂材料的加强材料,其中所述加强材料包括散布有加强粒子的难熔金属成分,
其中所述加强粒子的表面粗糙度比所述难熔金属成分的表面粗糙度大至少两倍,其中所述难熔金属成分具有至少0.05的破坏应变和200GPa或更小的剪切模量,并且其中所述加强粒子具有0.01或更小且比所述难熔金属成分的破坏应变小至少五倍的破坏应变,并且所述加强粒子具有大于200GPa且比所述难熔金属成分的剪切模量大至少两倍的剪切模量。
12.如权利要求11所述的钻头,其中所述难熔金属成分选自由难熔金属、难熔金属合金以及难熔金属和难熔金属合金的组合组成的组。
13.如权利要求11所述的钻头,其中所述难熔金属成分是钨金属粉末或钨合金粉末,且所述加强材料是碳化钨粉末。
14.如权利要求11所述的钻头,其中所述硬复合材料部分包括处于所述加强材料的按重量计算1%与40%之间的浓度的所述难熔金属成分。
15.如权利要求11所述的钻头,其中所述难熔金属成分和所述加强材料渗透有处于以下温度的所述粘合剂材料:高于所述粘合剂材料的熔点但是低于所述难熔金属成分的固相线温度。
16.如权利要求11所述的钻头,其中所述硬复合材料部分进一步包括一个或多个局部硬复合材料部分,所述一个或多个局部硬复合材料部分包括散布有处于加强材料的按重量计算80%与100%之间的浓度的所述加强粒子的所述难熔金属成分。
17.如权利要求11所述的钻头,其中所述难熔金属成分的浓度梯度在贯穿所述硬复合材料部分的方向上逐步减小。
18.如权利要求11所述的钻头,其中所述硬复合材料部分包括具有不同浓度的所述难熔金属成分的多个不同的层。
19.一种钻井组件,其包括:
可以从钻井平台延伸并且延伸到井筒中的钻柱;
附接至所述钻柱的末端的钻头;以及
流体地连接至所述钻柱并且被配置以循环钻井流体至所述钻头并且穿过所述井筒的泵,其中所述钻头包括钻头体和耦接至所述钻头体的外部的多个切割元件,并且其中所述钻头体的至少一部分包括硬复合材料部分,所述复合材料部分包括渗透有粘合剂材料的加强材料,其中所述加强材料包括散布有加强粒子的难熔金属成分,
其中所述加强粒子的表面粗糙度比所述难熔金属成分的表面粗糙度大至少两倍,其中所述难熔金属成分具有至少0.05的破坏应变和200GPa或更小的剪切模量,并且其中所述加强粒子具有0.01或更小且比所述难熔金属成分的所述破坏应变小至少五倍的破坏应变,并且所述加强粒子具有大于200GPa且比所述难熔金属成分的剪切模量大至少两倍的剪切模量。
20.如权利要求19所述的钻井组件,其中所述加强粒子包括选自由金属间化合物、硼化物、碳化物、氮化物、氧化物、陶瓷、金刚石和以上的任何组合组成的组的材料的粒子,并且其中所述难熔金属成分选自由难熔金属、难熔金属合金以及难熔金属和难熔金属合金的组合组成的组。
说明书 :
使用难熔金属加强的金属基质复合材料
背景技术
质复合材料(MMC)且通常称作“MMC工具”。
空腔的内表面例如可以被成型以形成MMC工具的所需的外部特征,并且诸如固结砂或石墨
的临时置换材料可以放置在模具空腔的内部部分内以形成MMC工具的各种内部(或外部)特
征。然后添加计量的量的粘合剂材料至模具空腔,并且然后将模具放置在熔炉内以液化粘
合剂材料,并且由此使得粘合剂材料渗透基质加强材料的加强粒子。
附图说明
改、变化、组合和等效形式。
具体实施方式
子。可以通过并入一定量的难熔金属成分到加强材料中来提高金属基质复合材料工具的强
度、延展性、韧性和耐腐蚀性。此外,添加难熔金属成分到加强材料中可以潜在地为金属基质复合材料工具增加显著的强度和延展性,并且可能提高耐腐蚀性。
开采的工具或零件的制作。所述工具和零件包括但不限于油田钻头或切割工具(例如,固定角度钻头、牙轮钻头、取芯钻头、双心钻头、潜铸式钻头、扩孔器、稳定器、打孔机、切割器);
不可回收的钻井部件;与井筒的套管钻井相关联的铝钻头体;钻柱稳定器;用于牙轮钻头的牙轮;用于制作牙轮钻头的支撑臂的锻模的模型;用于固定扩孔器的臂;用于可扩展扩孔器的臂;与可扩展扩孔器相关联的内部部件;附接至旋转钻头的井口端的套筒;旋转导向工
具;随钻测井工具;随钻测量工具;侧壁取芯工具;打捞矛;套洗工具;转子;定子和/或用于井下钻井电机的外壳;用于井下涡轮机的刀片和外壳;以及具有与形成井筒相关联的复杂
构造和/或不对称几何结构的其它井下工具。
性的。因此,零件和/或部件的前述列表不应限于本公开的范围。
因此,虽然MMC工具100在本文中将被称作“钻头100”,但是如上面所指示,在不脱离本公开的范围的情况下,钻头100可以可选地使用石油和天然气行业或任何其它行业中使用的任
何类型的MMC工具或零件替换。
口112的焊缝110的形成。柄部106可以进一步包括螺纹销114,诸如用于将钻头100连接至钻杆(未图示)的美国石油学会(API)钻杆螺纹。
时,切割元件118啮合岩石以及下面的土质材料,以挖、刮或磨掉被穿透的地层的材料。
100,所述一个或多个喷嘴120定位在界定在钻头头部104中的喷嘴开口122中。排屑槽124形成在沿角度方向相邻的每一对切割刀片102之间。岩屑、井下碎屑、地层流体、钻井流体等可以流动通过排屑槽124并在形成在钻杆柱的外部部分与正在钻的井筒的内壁之间的环带内
循环回到井地表。
方案中,在不脱离本公开的范围的情况下,环规204可以从模具组件200省略,并且代替地,漏斗206可以诸如经由对应螺纹啮合可操作地直接耦接至模具202。
以界定在模具组件200内。各种技术可以被用于制造模具组件200及其部件,包括但不限于:
对石墨坯料进行机械加工以产生各种部件并由此界定渗透腔室212,以展现钻头100(图1)
的所需的外部特征的负廓线或逆廓线。
和构造。一个或多个排屑槽置换件216也可以定位在模具组件200内以对应于排屑槽124(图
1)。此外,圆柱状中心置换件218可以放置在支管置换件214上。从中心置换件218延伸的支管置换件214的数量将取决于钻头100中所需的流动通道和对应喷嘴开口122的数量。另外,切割器容穴置换件220可以界定在模具202中或包括在其中,以形成切割器容穴116(图1)。
在图示的实施方案中,切割器容穴置换件220被示出为形成模具202的一体式部分。
如本文所使用,术语“散布”可以指代两种或两种以上材料的同质或异质混合物或组合,所述材料在该实例中为加强粒子222和难熔金属成分224。加强粒子222和难熔金属成分224的
混合物产生定制加强材料,所述定制加强材料可以有利于增加产生的钻头100(图1)的强度
和延展性,并且还可以提高耐腐蚀性。
226可以包括比中心置换件218的外径230大的内径228,并且各种紧固件(未明确示出)可以
被用于将心轴226恰当地定位在模具组件200内所需的位置处。然后可以围绕心轴和中心置
换件218在渗透腔室212内将加强粒子222和难熔金属成分224的掺合物填充至所需的高度。
明确示出)。添加至渗透腔室212的粘合剂材料232(和任选的焊剂材料)的量应至少足够在
渗透过程期间渗透加强粒子222和难熔金属成分224。在一些实例中,粘合剂材料232中的一些或全部可以放置在粘合剂碗208中,所述粘合剂碗208可以被用于经由延伸穿过其中的各
种导管234将粘合剂材料232分配到渗透腔室212中。然后可以将盖罩210(如果使用)放置到
模具组件200上方。
加强粒子222和难熔金属成分224。在分配用于供液化的粘合剂材料232渗透加强粒子222和
难熔金属成分224的预确定的时间量之后,然后可以从熔炉移除模具组件200并以控制的速
率冷却。
部分302。
腔304b纵向延伸到钻头体108中,并且至少一个流动通道306(示出一个)可以从第二流体空
腔304b延伸至钻头体108的外部部分。流动通道306对应于支管置换件214(图2)的位置。喷
嘴开口122(图3中示出一个)界定在流动通道306的末端处,位于钻头体108的外部部分处,
并且容穴116被绘示成围绕钻头体108的外围形成,并且被成型以容纳切割元件118(图1)。
含大量的难熔金属加强材料,所述材料可证明有利于提高材料强度,防止裂纹扩展和/或提高有关应变能吸收的能力(即,更高的韧性)。而且,添加难熔金属成分224可证明有利于促进渗透的金属基质复合材料或工具的更容易的机械加工、研磨和修整。
453D(可以从Belmont Metals公司购得的铜锰镍锌);以及可以从ATI Firth Sterling公司
购得的铜锡锰镍和铜锡锰镍铁等级516、519、523、512、518和520。
0.001至0.005)的破坏应变。难熔金属成分224可以具有至少0.05(例如,0.05至0.5、0.1至
0.5或0.05至0.1)的破坏应变。在一些实例中,加强粒子222的破坏应变可以比难熔金属成
分224的破坏应变小至少五倍(例如,小5倍至100倍,小5倍至50倍,小5倍至25倍,小10倍至
50倍,或小25倍至100倍)。
200GPa(例如,大于200GPa至1000GPa,大于200GPa至600GPa,400GPa至1000GPa,600GPa至
1000GPa或800GPa至1000GPa)的剪切模量。难熔金属成分224可以具有200GPa或更小(例如,
10GPa至200GPa,10GPa至100GPa或100GPa至200GPa)的剪切模量。在一些实例中,加强粒子
222的剪切模量可以比难熔金属成分320的剪切模量大至少两倍(例如,大2倍至40倍,大2倍至10倍,大5倍至25倍,大10倍至40倍,或大25倍至40倍)。
炉周期以及硬复合材料部分302中的更一致的强度、延展性和耐腐蚀性质。表面粗糙度可以用作难熔金属成分224的个别粒子和个别加强粒子222的平滑度的度量标准。如本文中所使
用,术语“表面粗糙度”指代如由粒子表面的激光廓线测量技术所确定的平均峰谷距离。粒子的表面粗糙度可以取决于粒子的大小。在一些实例中,加强粒子222的表面粗糙度可以比难熔金属成分224的表面粗糙度大至少两倍(即,具有大至少两倍的表面粗糙度)(例如,大2倍至25倍,大5倍至10倍,或大10倍至25倍)。
轴)进行比较。条形图中绘示的峰和谷对应于如分别围绕加强粒子222和难熔金属成分224
的外周界测量的表面粗糙度的不同幅值。平均峰谷距离的计算是将平均峰高减去平均谷
高。如在条形图中可以看出,加强粒子222可以展现比难熔金属成分224的平均峰谷距离大
至少两倍的平均峰谷距离。这相当于加强粒子222具有是难熔金属成分的表面粗糙度至少
两倍的表面粗糙度。
的。为此,其对缺陷敏感且易于出现灾难性故障。用于诸如WC等硬质材料的强度指标在预防所述故障方面具有高度统计性,并且碳化物大小和品质也可以大大影响MMC工具的性能。
可以被提高且更加可重复。难熔金属成分224可以包括难熔金属作为粉末、粒子、细粒或前述内容中的任何一个的组合。如本文所使用,术语“细粒”指代具有大于4mm(例如,大于4mm至16mm)的直径的粒子。如本文所使用,术语“粒子”指代具有250微米至4mm的直径的粒子。
如本文所使用,术语“粉末”指代具有小于250微米(例如,0.5微米至小于250微米)的直径的粒子。
难熔金属和难熔金属合金,所述固相线温度可以为大约1500℉、2000℉、2500℉或3000℉或落入其之间的任何子集或范围。可以对应于所需要的渗透处理温度将可以用作难熔金属成
分224的示例性难熔金属分组到集合中。具有例如3000℉以上的固相线温度的难熔金属包
括钨、铼、锇、钽、钼、铌、铱、钌、铪、硼、铑、钒、铬、锆、铂、钛和镥。
钨基合金的实例包括:钨铜、钨镍铜、钨镍铁、钨镍铜铁和钨镍铁钼。
基合金包括镍与钒、铬、钼、钽、钨、铼、锇或铱的合金。另外,示例性难熔金属基合金包括其中前面提及的难熔金属中的任何一个是合金中的最普遍元素的合金。其中镍是合金中的最
普遍元素的镍基合金的实例包括:镍铜、镍铬、镍铬铁、镍铬钼、镍钼、 合
金(即,可以从Haynes International购得的包含合金的镍铬)、 合金(即,可
以从Special Metals公司购得的包含超级合金的奥氏体镍铬)、 (即,奥
氏体镍基超级合金)、 合金(即,可以从Altemp Alloys公司购得的包含合金的镍
铬)、 合金(即,可以从Haynes International公司购得的包含超级合金的镍
铬)、MP98T(即,可以从SPS Technologies公司购得的镍铜铬超级合金)、TMS合金、
合金(即,可以从C-M集团购得的镍基超级合金)。示例性铁基合金包括:钢、不锈
钢、碳钢、奥氏体钢、铁素体钢、马氏体钢、沉淀硬化钢、双相不锈钢和亚共析钢。
性难熔金属基合金包括其中前面提及的具有超过2000℉的固相线温度的难熔金属中的任
何一个是合金中的最普遍元素的合金。示例性合金包括 合金(即,可以从Mega
Mex公司购得的包含超级合金的铁镍)和过共析钢。
温度的难熔金属组成的合金。另外,示例性难熔金属基合金包括其中前面提及的具有超过
1500℉的固相线温度的难熔金属中的任何一个是合金中的最普遍元素的合金。
难熔金属成分224的结块混合来在加强材料中散布难熔金属成分224。在其它情况下,可以
通过将一个材料装载到另一个材料上方(分层)并随后轻拍、夯实、振动、摇动等以就地产生加强粒子222和难熔金属成分224的功能分级混合物来在加强材料中散布难熔金属成分
224。在其它情况下,可以使用允许在无需分离的情况下装载单独的成分的有机物在加强材料中散布难熔金属成分224,这可以有利于使得功能分级更加可控。
料的按重量计算的40%、30%、20%或10%的上限,其中所述难熔金属成分224的浓度可以从任何下限至任何上限并且涵盖其之间的任何子集。然而,为了适用于本文所提及的所有
类型的MMC工具,在不脱离本公开的范围的情况下,硬复合材料部分302可以包括处于以下
浓度的难熔金属成分224或加强粒子222:加强材料按重量计算大于0%与小于100%之间的
任何范围。
产生的MMC工具中的连续粘合剂相中。在大多数情况下,难熔金属成分224不会在明显程度
上与粘合剂相互相扩散,由此使得难熔金属成分224在渗透过程之后仍然是产生的MMC工具
中的可延展第三相粒子。
其硬度和耐腐蚀性其更硬且不如大多数其它金属活跃。与使用更软(更可延展)的金属相
比,钨金属粉末提供更坚硬且可重复的间隔效应,这降低了由融合在一起的碳化物引起的
易脆性。因此,这减少了可以在高应力和/或应力集中下变形的可延展粘合剂材料232的量,由此限制由于过度基质变形引起的碳化物断裂。钨金属粉末的平均粒子大小和粒子大小分
布可以用于实现加强粒子222(例如,WC粒子)之间的该所需的间隔。此外,具有钨金属粉末的粘合剂材料232的较低活性可以减少可以另外随着其它过渡金属的使用而出现的潜在不
需要的金属间化合物的形成。
这些教示适应于其它MMC工具或其部分以与本公开的范围保持一致。
以包括加强粒子222(图3)和难熔金属成分224(图3)的混合物或掺合物,其中包括以下浓度
的难熔金属成分224:从加强材料的按重量计算的1%、3%或5%的下限至加强材料的按重
量计算的40%、30%、20%或10%的上限。相比之下,局部硬复合材料部分402可以包括加强粒子222与难熔金属成分224的混合物或掺合物,其中包括处于更高浓度的难熔金属成分
224:例如加强材料的按重量计算约80%、约85%、约90%、约95%或100%的浓度,其中难熔金属成分224的浓度可以涵盖所述浓度之间的任何子集。然而,为了适用于本文所提及的所有类型的MMC工具,在不脱离本公开的范围的情况下,局部硬复合材料部分402可以包括加
强粒子222与难熔金属成分224的混合物或掺合物,其中包括处于以下浓度的加强粒子222
或难熔金属成分224:加强材料按重量计算大于0%与小于100%之间的任何范围。
中被示出为定位在喷嘴开口122的近端且通常在钻头100的顶点404、钻头体108的通常具有
增加的断裂倾向的两个区域处。如本文所使用,术语“顶点”指代钻头体108的外表面的中心部分,所述中心部分在钻井期间啮合地层并且大体上位于或靠近汇集在钻头体108的外表
面上的切割刀片102(图1)以在钻井期间啮合地层。在其它实施方案中,局部硬复合材料部
分402可以定位在钻头体108中的内部区域中的任何一个处,诸如围绕和/或靠近金属坯料
202,或者位于几何渐变段的任何区域处(例如,刀片根部等)。局部硬复合材料部分402可以有助于减少裂纹发生和扩展,同时因为局部区域处的加强粒子222的较低浓度还控制钻头
体108的腐蚀性质。
难熔金属成分224的最低浓度邻近喷嘴开口122和容穴116,且其最高浓度邻近金属坯料
202。
金属成分224的浓度梯度可以在贯穿钻头100(或任何其它类型的MMC工具)的任何方向上
(即,径向、轴向、纵向、侧向、圆周、角度和以上的任何组合)增加或降低。
熔金属成分224,并且被绘示成定位在金属坯料202的近端。第二层302b可以展示出在第一
层302a与第三层302c的浓度之间的浓度的难熔金属成分224,并且大体上插入所述层302a、
302c。可选地,在不脱离本公开的范围的情况下,硬复合材料部分302a至302c中的难熔金属成分224的浓度可以从顶点404朝向金属坯料202降低。
和作为难熔金属成分224(图3)的钨金属粉末(TMP)的掺合物制成时测量的TRS。如图所示,
复合WC粉末和TMP的TRS随着添加的TMP的增加而增加。虽然该强度增加是合乎需要的,但是另一重要的考虑因素是最终硬复合材料部分302的耐腐蚀性质和耐摩擦性质。为了对钻头
(例如,图1和图3的钻头100)有利,必须找出高强度和高耐腐蚀性的最佳组合。随着WC粉末制造的进步,可以实现越来越低的腐蚀率。这些改进的WC粉末协同TMP成分现在是用于创造坚韧的耐腐蚀MMC材料的可行选择。更确切地说,协同如结合图4至图6所描述的局部掺合物浓度,可以保持或优化钻头或其它类型的MMC工具的某些部分的耐腐蚀性质,同时可以优化钻头或其它类型的MMC工具的其它部分的韧性以防止、延迟或减缓钻头制造和/或操作期间
裂纹发生和扩展。
外布置在钻柱806的底部处的井底钻具组件(BHA)804,所述钻柱806从布置在表面810处的
吊杆808延伸至土层802中。吊杆808包括方钻杆812和用于升高和降低方钻杆812和钻柱806
的移动块813。
切地使用包括散布有加强粒子222(图3)的难熔金属成分224(图3)的加强材料制作或另外
创建钻头814。在操作期间,钻头814穿透土层802并由此创建井筒818。BHA 804当钻头814推进到土层802中时对其提供方向控制。下井仪器串816可以半永久地安装有各种测量工具
(未图示),诸如但不限于可以被配置以记录井下钻井条件测量的随钻测量(MWD)和随钻测
井(LWD)工具。在其它实施方案中,测量工具可以自包含在下井仪器串816内,如图8中所示。
浆馈送到钻柱806中并且将泥浆传递至钻头814。泥浆离开布置在钻头814中的一个或多个
喷嘴,并且在过程中冷却钻头814。在离开钻头814之后,泥浆经由界定在井筒818与钻柱806之间的环带循环回到表面810,并且在过程中将钻屑和碎屑返回至表面。钻屑和泥浆混合物传递通过流管线828并且被处理,以使得清洁的泥浆再次经由立管826返回井下。
钻机可以在陆上或海上使用。根据本公开的实施方案可以使用的海上钻机包括例如浮式装
置、固定平台、基于重力的结构、钻井船、半潜式平台、自升式钻机、张力腿平台等。本公开的实施方案可以应用于从小尺寸和便携式到大体积和永久式之间的任何范围的钻机。
成分,其中所述加强粒子比所述难熔金属成分粗糙至少两倍,其中所述难熔金属成分具有
至少0.05的破坏应变和200GPa或更小的剪切模量,并且其中所述加强粒子具有0.01或更小
但比所述难熔金属成分的破坏应变小至少五倍的破坏应变,并且所述加强粒子具有大于
200GPa且比所述难熔金属成分的剪切模量大至少两倍的剪切模量。
料的加强材料,其中所述加强材料包括散布有加强粒子的难熔金属成分,其中所述加强粒
子比所述难熔金属成分粗糙至少两倍,其中所述难熔金属成分具有至少0.05的破坏应变和
200GPa或更小的剪切模量,并且其中所述加强粒子具有0.01或更小但比所述难熔金属成分
的破坏应变小至少五倍的破坏应变,并且所述加强粒子具有大于200GPa且比所述难熔金属
成分的剪切模量大至少两倍的剪切模量。
头并且穿过所述井筒的泵,其中所述钻头包括钻头体和耦接至所述钻头体的外部的多个切
割元件,并且其中所述钻头体的至少一部分包括硬复合材料部分,所述硬复合材料部分包
括渗透有粘合剂材料的加强材料,其中所述加强材料包括散布有加强粒子的难熔金属成
分,其中所述加强粒子比所述难熔金属成分粗糙至少两倍,其中所述难熔金属成分具有至
少0.05的破坏应变和200GPa或更小的剪切模量,并且其中所述加强粒子具有0.01或更小但
比所述难熔金属成分的破坏应变小至少五倍的破坏应变,并且所述加强粒子具有大于
200GPa且比所述难熔金属成分的剪切模量大至少两倍的剪切模量。
中所述加强材料渗透有处于以下温度的所述粘合剂材料:高于所述粘合剂材料的液相线温
度但是低于所述难熔金属成分的固相线温度。要素7:其中所述硬复合材料部分进一步包括一个或多个局部硬复合材料部分,所述一个或多个局部硬复合材料部分包括散布有处于加
强材料的按重量计算80%与100%之间的浓度的加强粒子的难熔金属成分。要素8:其中所
述难熔金属成分的浓度梯度在贯穿所述硬复合材料部分的方向上逐步减小。要素9:其中所述难熔金属成分的浓度梯度在贯穿所述硬复合材料部分的方向上逐步增加。要素10:其中
所述硬复合材料部分包括具有不同浓度的难熔金属成分的多个不同的层。要素11:其中所
述加强粒子比所述难熔金属成分粗糙2至25倍。要素12:其中所述难熔金属成分具有0.05至
0.5的破坏应变,并且其中所述加强粒子具有为0.001至0.01但是比所述难熔金属成分的破
坏应变小5-100倍的破坏应变。要素13:其中所述难熔金属成分具有10GPa至200GPa的剪切
模量,并且其中所述加强粒子具有大于200GPa至1000GPa且比所述难熔金属成分的剪切模
量大2至40倍的剪切模量。要素14:其中所述难熔金属成分具有1微米至16mm的平均直径。要素15:其中所述加强粒子具有1微米至1000微米的平均直径。要素16:其中所述难熔金属成分包括粉末。要素17:其中所述难熔金属成分包括粒子。要素18:其中所述难熔金属成分包括细粒。
组合。
同但对受益于本文的教示的本领域技术人员是显而易见的等效方式进行实践。另外,并非
意在局限于本文所示出的结构或设计的细节,而是仅受权利要求的限制。因此明显的是,可以对上面所公开的特定说明性实施方案进行改变、组合或修改,并且所有所述变化被视为
是在本公开的范围内。可以在没有本文未明确公开的任何要素和/或本文所公开的任何任
选要素的情况下合适地实践本文说明性地公开的系统和方法。虽然以“包括”或“包含”各种组分或步骤的方式描述了组成和方法,但是所述组成和方法也可以“主要由”或“由”各种组分和步骤“组成”。上面公开的所有数字和范围可能会有所不同。当公开了具有下限和上限的数值范围时,也就明确公开了落入所述范围内的任何数值和任何涵盖的范围。确切地说,本文所公开的每一个值范围(形式是:“从约a至约b”或同等地“从大约a至b”或同等地“从大约a至大约b”)应被理解成阐述了涵盖在更宽泛的值范围内的每一个数值和范围。而且,除非另由专利权人明确并且清楚地定义,否则权利要求中的术语具有其简单、普通的含义。此外,如权利要求中所使用的不定冠词“一”或“一个”在本文中被定义成表示其所介绍的要素中的一个或多于一个。如果词语或术语在本说明书中以及在可以以引用方式并入本文中的
一个或多个专利或其它文献中的使用存在冲突,那么应采用与本说明书相一致的定义。
和/或A、B和C中的每一个的至少一个。