CN101356031B - 钻地旋转钻头和制造具有颗粒基体复合钻头体的钻地旋转钻头的方法 - Google Patents

钻地旋转钻头和制造具有颗粒基体复合钻头体的钻地旋转钻头的方法 Download PDF

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Abstract

用于形成钻地钻头的钻头体的方法包括组装生坯部件、半生坯部件或完全烧结部件，和烧结所述组装部件。其它方法包括等静压制粉末以形成大体上由颗粒基体复合材料构成的生坯，和烧结所述生坯以提供具有所需最终密度的钻头体。形成钻地钻头的方法包括提供大体上由颗粒基体复合材料形成的钻头体(52)和将钻杆附接到钻头体上。通过挤压粉末以形成生坯和烧结所述生坯而提供钻头体。钻地钻头包括大体上由颗粒基体复合材料形成的单一结构。单一结构包括构造为承载切削件的第一区域和包括螺纹销的第二区域。钻地钻头包括直接附接到大体上由颗粒基体复合材料形成的钻头体上的钻杆。

Description

钻地旋转钻头和制造具有颗粒基体复合钻头体的钻地旋转钻头的方法
优先权声明
本申请要求提交于2005年11月10日、美国专利申请序列号11/272,439优先权，该美国专利申请与受让给本发明受让人的提交于2005年11月10日、发明名称为″钻地旋转钻头和形成钻地旋转钻头的方法″、发明人为James A.Oxford、Jimmy W.Eason、Redd H.Smith、John H.Stevens和Nicholas J.Lyons的美国专利申请序列号11/271,153相关。
技术领域
本发明通常涉及钻地旋转钻头，以及制造这种钻地旋转钻头的方法。更特别地，本发明通常涉及包括大体上由颗粒基体复合材料形成的钻头体的钻地旋转钻头，以及制造这种钻地钻头的方法。
背景技术
旋转钻头通常用于在地层中钻孔或钻井。旋转钻头包括两种主要构造。一种构造是牙轮钻头，其典型地包括安装在从钻头体伸出的支撑腿上的三个牙轮(roller cones)。每个牙轮构造为绕支撑腿回转或旋转。切齿典型地设置在每个牙轮的外表面上以切削岩石及其它地层。切齿通常覆布有超硬研磨(″硬质焊敷″)料。这种材料通常包括散布在金属合金基体材料中的碳化钨颗粒。可选地，在每个牙轮的外表面上设置凹窝(receptacles)，硬质金属镶嵌件固定在所述凹窝内以形成切削元件。牙轮钻头可以放入钻孔中，使得牙轮临近要钻进的地层。当钻头旋转时，牙轮横过地层表面旋转，切齿压碎下伏地层。
第二类旋转钻头是固定牙轮式钻头(通常称作″刮刀″钻头)，其典型地包括固定到钻头体表面区域上的多个切削元件。通常，固定牙轮式钻头的切削元件具有盘形或大体圆柱形状。硬质超研磨材料(例如，相互粘结的聚晶金刚石颗粒)可以设置在每一切削元件的大体圆形端面上以提供切削表面。这种切削元件通常称作″聚晶金刚石复合片″(PDC)切削件。典型地，切削元件与钻头体分开制造并且固定在形成于钻头体外表面上的凹窝中。可以使用例如粘结剂的粘结材料(或者更典型地，硬钎焊合金)将切削元件固定到钻头体上。固定牙轮式钻头可以放入钻孔中，使得切削元件临近要钻进的地层。当钻头旋转时，切削元件横向刮削和切断下伏地层的表面。
旋转钻头的钻头体典型地固定到硬化钢杆上，所述硬化钢杆具有用于将钻头附接到钻柱上的美国石油学会标准(API)螺纹销。钻柱包括在钻头和位于地面的其它钻井设备之间首尾相连的管状管件和设备段。可以使用例如回转工作台或顶部驱动装置的设备使钻柱和钻头在钻孔内旋转。可选地，钻头杆可以直接联接到井下马达的驱动轴上，因此，可以使用所述驱动轴使钻头旋转。
旋转钻头的钻头体可由钢制成。可选地，钻头体可以由颗粒基体复合材料制成。这种材料包括随机散布在基体材料(通常称作″粘结″材料)中的硬质颗粒。这种钻头体典型地通过将钢坯嵌置在碳化物颗粒材料(例如，碳化钨颗粒)中，并且将粒状碳化物材料渗入基体材料(例如，铜合金)中而形成。相对于具有钢制钻头体的钻头而言，具有由这种颗粒基体复合材料制成的钻头体的钻头可以具有增强的耐腐蚀性和耐磨损性，降低的强度和韧性。
图1显示了传统的钻地旋转钻头10，该钻地旋转钻头具有包括颗粒基体复合材料的钻头体。如图所示，钻头10包括固定到钢杆20上的钻头体12。钻头体12包括冠部14和嵌置在冠部14中的钢坯16。冠部14包括颗粒基体复合材料，例如，镶嵌在铜合金基体材料中的碳化钨颗粒。钻头体12通过螺纹接头22和焊缝24固定到钢杆20上，所述焊缝围绕钻头10在其外表面上沿钻头体12和钢杆20之间的接合面延伸。钢杆20包括用于将钻头10附接到钻柱(未显示)上的API螺纹销28。
钻头体12包括由排屑槽32隔开的刀翼或刀片30。内部流体通道42在钻头体12的表面18和纵向孔40之间延伸，所述纵向孔延伸穿过钢杆20并部分地穿过钻头体12。喷管衬套(未显示)可以在钻头体12的表面18处设置于内部流体通道42内。
多个PDC切削件34设置在钻头体12的表面18上。PDC切削件34可以沿刀翼30设置在形成于钻头体12的表面18上的凹窝36内，并且由支肋38从后面支撑，所述支肋可以与钻头体12的冠部14一体形成。
图1所示钢坯16通常为圆柱形管状。可选地，钢坯16可以具有相当复杂的构造，并且可以包括与在钻头体12的表面18上延伸的刀翼30或其它特征相对应的外部突起。
在钻进操作期间，钻头10定位在钻井孔底部并且在钻井流体通过纵向孔40和内部流体通道42泵送到钻头体12的表面18上的同时进行旋转。当PDC切削件34切断或刮削下伏地层时，地层岩屑和碎石与钻井流体混合并悬浮于其中，钻井流体通过排屑槽32和位于钻井孔和钻柱之间的环形空间流向地层表面。
通常，通过将硬质颗粒渗入石墨模中的熔融基体材料中而制造包括颗粒基体复合材料的钻头体，例如在先描述的钻头体12。石墨模的腔室通常利用五轴机床机加工而成。随后通过手持工具给石墨模腔室增加细微特征。还需要附加的模型粘土制作来获得钻头体的一些特征的希望构造。在必要的地方，预成形元件或移动件(其可以包括陶瓷材料部件、石墨部件、或涂覆树脂的型砂致密部件)可以位于模型内部并用于界定内部通道42、切削元件凹窝36、排屑槽32、及钻头体12的其它外部形貌特征。石墨模的腔室装满硬质粒状碳化物材料(例如碳化钨、碳化钛、碳化钽、等等)。预成形钢坯16随后以合适的位置和朝向放置在模型内。典型地，钢坯16至少部分地嵌置在位于模型内的粒状碳化物材料中。
随后振动模型或者以其它方式压紧颗粒，从而减少粒状碳化物材料的相邻颗粒之间的空间。例如铜基合金的基体材料会熔化，并且粒状碳化物材料可以渗入熔化的基体材料中。使模型和钻头体12冷却以凝固基体材料。在钻头体12冷却并且基体材料凝固时，钢坯16粘结到形成冠部14的颗粒基体复合材料上。当钻头体12冷却时，将钻头体12从模型中取出，并且从钻头体12中取出所有移动件。典型地，需要破坏石墨模以取出钻头体12。
如前所述，典型地，需要破坏石墨模以取出钻头体12。在钻头体12从模型中取出之后，钻头体12可以固定到钢杆20上。由于形成冠部14的颗粒基体复合材料较为坚硬并且不易进行机加工，因此使用钢坯16将钻头体固定到钢杆上。可以在钢坯16的暴露表面上加工出螺纹以提供钻头体12和钢杆20之间的螺纹接头22。钢杆20可以旋接到钻头体12上，随后可以沿钻头体12和钢杆20之间的接合面设置焊缝24。
在钻头体12通过例如硬钎焊、机械固定或粘接固定铸成之后，PDC切削件34可以粘结到钻头体12的表面18上。可选地，如果使用热稳定的人工合成金刚石或天然金刚石的话，PDC切削件34可以在钻头体渗入或锻烧期间布置在模型内并粘结到钻头体12的表面18上。
用于铸造钻头体的模型由于其尺寸、形状和材料成分而难以进行机加工。而且，通常需要使用手持工具进行手动操作以形成模型和在从模型中取出钻头体之后形成钻头体上的某些特征，这使钻头体的再生产性变得更加复杂。这些事实连同利用单个模型只能铸造一个钻头体的事实一起使具有一致尺寸的多个钻头体的再生产性变得复杂。因此，会改变切削件在钻头体表面内或钻头体表面上的位置。由于这些变化，在每个钻头体钻进期间的形状、强度和最终性能可以改变，这使确定给定钻头的预期寿命变得困难。因此，典型地，钻柱上的钻头比人们所希望的更为频繁地更换，以免发生意外的钻头故障，从而导致额外的费用。
从前述说明可以容易地认识到，制造包括颗粒基体复合材料的钻头体的方法是在可以铸成最终产品(钻头体)之前需要单独制造中间产品(模型)的略显昂贵、复杂的多步骤劳动密集型方法。而且，必须分别设计和制造坯件、模型和所用的任何预成形件。尽管包括颗粒基体复合材料的钻头体可以在耐磨损和耐腐蚀方面明显优于现有技术的钢制钻头体，但是这种钻头体的低强度和低韧度限制了它们在某些应用中使用。
因此，人们希望提供一种制造包括颗粒基体复合材料的钻头体的方法，所述方法无需使用模型，并且提供了可以容易地附接到钻柱的钻杆或其它部件上的具有较大强度和韧度的钻头体。
而且，用于形成包括颗粒基体复合材料的钻头体的已知方法需要将基体材料加热到基体材料熔点以上的温度。具有对基体材料而言良好的物理性能的某些材料由于颗粒与基体之间的有害作用而不适合使用，所述有害作用可能在颗粒由特定的熔融基体材料浸没时发生。因此，有限数量的合金适合作基体材料。因此，人们希望提供一种制造适于生产包括颗粒基体复合材料的钻头体的方法，所述复合材料无需硬质颗粒渗入熔化的基体材料中。
发明内容
在一个方面，本发明包括形成钻地钻头的钻头体的方法。提供和组装多个生坯粉末部件以形成单一生坯部件。至少一个生坯粉末部件构造为形成钻头体的一区域。单一生坯结构至少部分地烧结。
在另一个方面，本发明包括形成钻地钻头的钻头体的另一方法。提供和至少部分地烧结多个生坯粉末部件以形成多个半生坯部件。至少一个生坯粉末部件构造为形成钻头体的冠部区域。半生坯部件组装成单一半生坯结构，其烧结到最终密度。
在另一个方面，本发明包括形成钻地钻头的钻头体的另一方法。提供多个生坯粉末部件并将其烧结到希望的最终密度以提供多个完全烧结部件。至少一个生坯粉末部件构造为形成钻头体的冠部区域。完全烧结部件组装成单一结构，其烧结到使完全烧结部件粘结在一起。
在另一个方面，本发明包括形成钻地旋转钻头的方法。该方法包括提供大体上由颗粒基体复合材料形成的钻头体，提供构造为附接到钻柱上的钻杆；和将钻杆附接到钻头体上。通过挤压粉末混合物形成生坯钻头体和部分地烧结所述生坯钻头体而提供钻头体。粉末混合物包括多个硬质颗粒和多个包括基体材料的颗粒。硬质颗粒可以选自金刚石、碳化硼、氮化硼、氮化铝、和W、Ti、Mo、Nb、V、Hf、Zr和Cr的碳化物或硼化物。基体材料可以选自钴基合金、铁基合金、镍基合金、钴镍基合金、铁镍基合金、铁钴基合金、铝基合金、铜基合金、镁基合金和钛基合金。
在另一个方面，本发明包括形成钻地旋转钻头的另一方法。该方法包括提供大体上由包括散布在基体材料中的多个硬质颗粒的颗粒基体复合材料形成的钻头体，提供构造为附接到钻柱上的钻杆，和将钻杆附接到钻头体上。通过形成第一半生坯部件，形成至少一个附加半生坯部件，组装第一半生坯部件和至少一个附加半生坯部件以形成半生坯钻头体，和将半生坯钻头体烧结到最终密度来提供钻头体。通过提供第一粉末混合物，挤压第一粉末混合物以形成第一生坯部件，和部分地烧结第一生坯部件来形成第一半生坯部件。通过提供不同于第一粉末混合物的至少一个附加粉末混合物，挤压所述至少一个附加粉末混合物以形成至少一个附加生坯部件，和部分地烧结所述至少一个附加生坯部件来形成至少一个附加半生坯部件。
在另一个方面，本发明包括形成钻地旋转钻头的钻头体的方法。该方法包括提供粉末混合物，利用大体等静压力挤压粉末混合物以形成大体上由颗粒基体复合材料构成的生坯，和烧结所述生坯以提供大体上由具有希望的最终密度的颗粒基体复合材料组成的钻头体。粉末混合物包括多个硬质颗粒、多个包括基体材料的颗粒和粘结材料。硬质颗粒可以选自金刚石、碳化硼、氮化硼、氮化铝、和W、Ti、Mo、Nb、V、Hf、Zr和Cr的碳化物或硼化物。基体材料可以选自钴基合金、铁基合金、镍基合金、钴镍基合金、铁镍基合金、铁钴基合金、铝基合金、铜基合金、镁基合金和钛基合金。
在另一个方面，本发明包括钻地旋转钻头，其包括大体上由颗粒基体复合材料形成的单一结构。所述单一结构包括构造为承载切削地层的多个切削件的第一区域和构造为将钻头体附接到钻柱上的至少一个附加区域。所述至少一个附加区域包括螺纹销。
在另一个方面，本发明包括钻地旋转钻头，其具有大体上由颗粒基体复合材料形成的钻头体和直接附接到所述钻头体上的钻杆。钻杆包括构造为将该钻杆附接到钻柱上的螺纹部分。钻头体的颗粒基体复合材料包括随机散布在基体材料中的多个硬质颗粒。硬质颗粒可以选自金刚石、碳化硼、氮化硼、氮化铝、和W、Ti、Mo、Nb、V、Hf、Zr和Cr的碳化物或硼化物。基体材料可以选自钴基合金、铁基合金、镍基合金、钴镍基合金、铁镍基合金、铁钴基合金、铝基合金、铜基合金、镁基合金和钛基合金。
通过结合附图阅读下列详细说明，本发明的特征、优点和可选方案对于本领域的技术人员来说变得显而易见。
附图说明
尽管说明书末尾的权利要求特别指出和清楚声明了本发明的范围，但是在结合附图阅读本发明的下列说明的情况下，本发明的优点将变得易于确定，其中：
图1是具有包括颗粒基体复合材料的钻头体的传统钻地旋转钻头的局部横截面侧视图；
图2是体现本发明教导并具有包括颗粒基体复合材料的钻头体的钻地旋转钻头的局部横截面侧视图；
图3A-3E显示了形成图2所示钻地旋转钻头的钻头体的方法；
图4是体现本发明教导并具有包括颗粒基体复合材料的钻头体的另一钻地旋转钻头的局部横截面侧视图；
图5A-5K显示了形成图4所示钻地旋转钻头的钻头体的方法；
图6A-6E显示了形成图4所示钻地旋转钻头的钻头体的另一方法；和
图7是体现本发明教导并具有包括颗粒基体复合材料的钻头体的另一钻地旋转钻头的局部横截面侧视图。
具体实施方式
这里显示的示例不表示任何特殊材料、设备、系统或方法的实际视图，而仅是用于描述本发明的理想化表示。另外，附图之间共有的元件可以保持相同的数字编号。
在这里使用的术语″生坯″表示未烧结的。
在这里使用的术语″生坯钻头体″表示未烧结的结构，包括用粘结剂结合在一起的离散颗粒，所述结构具有这样的大小和形状以允许通过包括但不限于机加工和致密化的后续制造工艺由该结构制造适用于钻地钻头的钻头体。
在这里使用的术语″半生坯″表示部分烧结。
在这里使用的术语″半生坯钻头体″表示部分烧结的结构，包括至少一部分已经部分地长在一起以提供相邻颗粒之间的至少部分粘结的多个颗粒，所述结构具有这样的大小和形状，以允许通过包括但不限于机加工和进一步致密化的后续制造工艺由该结构制造适用于钻地钻头的钻头体。半生坯钻头体可以通过例如至少部分地烧结生坯钻头体而形成。
在这里使用的术语″烧结″是指颗粒成分的致密化，包括去除利用聚合结合在一起的起始颗粒之间的至少一部分孔隙(伴随有收缩)和使相邻颗粒粘结。
当在此使用时，术语″[金属]基合金″(其中，[金属]为任意金属)是指除包含金属合金外的商业纯[金属]，其中，合金中[金属]的重量百分比大于合金中任何其它成分的重量百分比。
当在此使用时，术语″材料成分″是指材料的化学成分和微观结构。换句话说，具有相同化学成分但是不同微观结构的材料被认为具有不同的材料成分。
当在此使用时，术语″碳化钨″是指包含钨和碳的化合物的任何材料组成，例如，WC、W2C以及WC和W2C的组合。碳化钨例如包括铸造碳化钨、烧结碳化钨和粗晶碳化钨。
图2显示了体现本发明教导的钻地旋转钻头50。钻头50包括大体上由颗粒基体复合材料形成和构成的钻头体52。钻头50还可以包括附接到钻头体52上的钻杆70。钻头体52不包括与其一体形成、用于将钻头体52附接到钻杆70上的钢坯。
钻头体52包括由排屑槽32隔开的刀翼30。内部流体通道42在钻头体52的表面58和纵向孔40之间延伸，所述纵向孔延伸穿过钢杆70并部分地穿过钻头体52。内部流体通道42可以具有大体上直线形、片状直线形或弯曲构造。喷管衬套(未显示)或流体端口可以在钻头体52的表面58处设置于内部流体通道42内。喷管衬套可以与钻头体52一体形成，并且在位于钻头体52的表面58上的开口处包括圆形或非圆形横截面。
钻头50可以包括布置在钻头体52的表面58上的多个PDC切削件34。PDC切削件34可以沿刀翼30设置在形成于钻头体52的表面58上的凹窝36内，并且由支肋38从后面支撑，所述支肋可以与钻头体52一体形成。可选地，钻头50可以包括由例如烧结碳化钨的研磨、耐磨材料形成的多个切削件。而且，切削件可以与钻头体52一体形成，如下文将要详细讨论的那样。
钻头体52的颗粒基体复合材料可以包括随机散布在基体材料中的多个硬质颗粒。硬质颗粒可以包括金刚石或陶瓷材料，例如碳化物、氮化物、氧化物和硼化物(包括碳化硼(B4C))。更具体地，硬质颗粒可以包括由例如W、Ti、Mo、Nb、V、Hf、Ta、Cr、Zr、Al和Si的元素组成的碳化物和硼化物。作为实例并且非限制性的，可用于形成硬质颗粒的材料包括碳化钨、碳化钛(TiC)、碳化钽(TaC)、二硼化钛(TiB2)、碳化铬、氮化钛(TiN)、氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)和碳化硅(SiC)。而且，不同硬质颗粒的组合可用于调整颗粒基体复合材料的物理性能和特征。硬质颗粒可以利用本领域技术人员公知的方法获得。对于硬质颗粒而言最合适的材料为市场上销售的那些，其余材料的获得在本领域普通技术人员的能力范围之内。
颗粒基体复合材料的基体材料例如可以包括钴基、铁基、镍基、铁镍基、钴镍基、铁钴基、铝基、铜基、镁基和钛基合金。基体材料还可以选择商业纯元素，例如，钴、铝、铜、镁、钛、铁和镍。作为实例并且非限制性的，基体材料可以包括碳钢、合金钢、不锈钢、工具钢、哈德菲尔德(Hadfield)锰钢、镍或钴超合金材料以及低热膨胀铁或镍基合金，例如INVAR
Figure S2006800505940D00101
。当在此使用时，术语″超合金″是指具有至少12％重量百分比的铬的铁、镍和钴基合金。可用作基体材料的其它示例性合金包括奥氏体钢，例如INCONEL
Figure S2006800505940D00102
625M或Rene 95的镍基超合金，以及热膨胀系数与特定颗粒基体复合材料中所用硬质颗粒的热膨胀系数极为相近的INVAR
Figure S2006800505940D00103
型合金。使基体材料的热膨胀系数与硬质颗粒的热膨胀系数更为接近是有利的，例如减少与残余应力和热疲劳相关的问题。另一示例性基体材料是哈德菲尔德(Hadfield)奥氏体锰钢(铁具有大约12％重量比的锰，和1.1％重量比的碳)。
在本发明的一个实施例中，颗粒基体复合材料可以包括多个-400ASTM(美国材料试验协会)目碳化钨颗粒。例如，碳化钨颗粒可以大体上由WC构成。当在此使用时，短语″-400ASTM目颗粒″是指能够穿过按照名称为″试验目的用金属丝布和筛网的标准规范″的ASTM规范E11-04所定义的ASTM No.400网筛的颗粒。这种碳化钨颗粒的最大直径小于大约38微米。基体材料可以包括金属合金，其包括大约50％重量比的钴和大约50％重量比的镍。碳化钨颗粒可以占颗粒基体复合材料重量比的大约60％到大约95％，并且基体材料可以占颗粒基体复合材料重量比的大约5％到大约40％。更具体地，碳化钨颗粒可以占颗粒基体复合材料重量比的大约70％到大约80％，并且基体材料可以占颗粒基体复合材料重量比的大约20％到大约30％。
在本发明的另一个实施例中，颗粒基体复合材料可以包括多个-635ASTM目碳化钨颗粒。当在此使用时，短语″-635ASTM目颗粒″是指能够穿过按照名称为″试验目的用金属丝布和筛网的标准规范″的ASTM规范E11-04所定义的ASTM No.635网筛的颗粒。这种碳化钨颗粒的直径小于大约20微米。基体材料可以包括钴基金属合金，其包括大体上工业纯钴。例如，基体材料可以包括高于大约98％重量比的钴。碳化钨颗粒可以占颗粒基体复合材料重量比的大约60％到大约95％，并且基体材料可以占颗粒基体复合材料重量比的大约5％到大约40％。
继续参考图2，钻杆70包括用于将钻头50连接到钻柱(未显示)上的阳或阴API螺纹连接部分。钻杆70可以由相对于钻头体52具有较高韧性和延展性的材料形成和构成。作为实例并且非限制性的，钻杆70可以包括合金钢。
由于钻头体52的颗粒基体复合材料具有较高的耐磨性和研磨性，因此钻头体52的机加工变得困难或不切实际。因此，用于将钻杆70附接到钻头体52上的常规方法不再可行，这种方法例如为，在钻头体52和钻杆70的配合表面上机加工配合定位的螺纹，随后形成焊缝24。
作为将钻杆70附接到钻头体52上的常规方法的替代方案，可以通过硬钎焊或软钎焊钻头体52和钻杆70的邻接表面之间的接合面而将钻头体52附接和固定到钻杆70上。作为实例并且非限制性的，可以在钻头体52的表面60和钻杆70的表面72之间的接合面处布置钎焊合金74。而且，钻头体52和钻杆70的大小和结构设置成在表面60和表面72之间提供可以设置钎焊合金74的预定撑离间隙。
可选地，钻杆70可以利用设置于钻头体52和钻杆70之间的焊缝24附接到钻头体52上。焊缝24可以围绕钻头50在其外表面上沿着钻头体52和钻杆70之间的接合面延伸。
在可选实施例中，钻头体52和杆70的大小和结构可以设置成在表面60和表面72之间提供压配合或冷缩配合以将钻杆70附接到钻头体52上。
而且，可以在钻头体52的表面60和钻杆70的表面72上形成干涉的非平面特征。例如，可以在钻头体52的表面60和钻杆70的表面72上设置螺纹或纵向延伸的花键、杆或键(未显示)以防止钻头体52相对于钻杆70旋转。
图3A-3E显示了形成钻头体52的方法，所述钻头体大体上由颗粒基体复合材料形成和构成。该方法通常包括提供粉末混合物，挤压粉末混合物以形成生坯，和至少部分地烧结粉末混合物。
参见图3A，可以在模具或容器80内利用大体上等静压力挤压粉末混合物78。粉末混合物78可以包括多个如前所述的硬质颗粒和多个同样如前所述的包括基体材料的颗粒。选择性地，粉末混合物78进一步包括在挤压粉末混合物时通常使用的添加剂，例如，用于在挤压期间提供润滑和给挤压粉末成分提供结构强度的粘结剂，用于使粘结更为柔韧的增塑剂以及用于减少内部颗粒摩擦的润滑剂或压缩助剂。
容器80可以包括可变形的流体密封构件82。例如，可变形的流体密封构件82可以是包括可变形聚合物材料的大体圆柱形袋。容器80可以进一步包括大体上刚性的密封板84。可变形构件82例如可以由弹性体形成，所述弹性体例如为橡胶、氯丁橡胶、硅酮或聚亚安酯。可变形构件82可以用粉末混合物78装满，并且进行振动以使粉末混合物78均匀分布在可变形构件82内。至少一个移动件或插入件86可以设置在可变形构件82内，以便界定钻头体52的特征，例如，纵向孔40(图2)。可选地，可以不使用插入件86，并且纵向孔40可以在随后的过程中利用传统的机加工方法形成。密封板84可随后附接或结合到可变形构件82上，以便在其间提供流体密封。
容器80(具有容纳于内部的粉末混合物78和任何希望的插入件86)可以设置在压力室90内。可卸盖91可用于提供通向压力室90内部的入口。例如水、油或气体(例如，空气或氮气)的流体(其为大体上不可压缩的)利用泵(未显示)经过开口92在高压下泵入压力室90中。流体高压导致可变形构件82的壁产生变形。流体压力可以大体上均匀地传递给粉末混合物78。在等静压压制期间，压力室90内的压力会大于大约35兆帕(大约5,000磅/平方英寸)。更特别地，在等静压压制期间，压力室90内的压力会大于大约138兆帕(20,000磅/平方英寸)。在可选方法中，可以在容器80内提供真空，并且大于大约0.1兆帕(大约15磅/平方英寸)的压力可以(例如通过大气压)施加给容器的外表面以压实第一粉末混合物78。等静压制粉末混合物78可以形成图3B所示的生坯粉末部件或生坯钻头体94，其可以在压制之后从压力室90和容器80中取出。
在挤压粉末混合物78以形成图3B所示生坯钻头体94的可选方法中，可以利用粉末加工领域技术人员公知的方法使用机械或液压致动的柱塞将粉末混合物78单向压入模型或模具(未显示)中。
图3B所示生坯钻头体94可以包括通过提供于粉末混合物78(图3A)中的粘结剂结合在一起的多个颗粒(硬质颗粒和基体材料颗粒)，如前所述。可以利用传统机加工方法，例如切削方法、磨削方法和钻削方法在生坯钻头体94上机加工出某些结构特征。还可以使用手持工具手动形成或成形位于生坯钻头体94上或内的特征。作为实例并且非限制性的，可以通过机加工或其它方法在生坯钻头体94上形成刀翼30、排屑槽32(图2)和表面60以形成图3C所示的成形生坯钻头体98。
图3C所示成形生坯钻头体98可以至少部分地烧结以提供图3D所示的半生坯钻头体102，其密度小于希望的最终密度。在部分地烧结成形生坯钻头体98之前，成形生坯钻头体98会经受适当升高的温度以烧尽或去除包括在粉末混合物78(图3A)内的任何不稳定添加剂，如前所述。而且，成形生坯钻头体98会经受适当的环境变化以有助于去除这种添加剂。这种环境例如可以包括大约500℃的氢气。
半生坯钻头体102由于内部残余的孔隙而可以大体上进行机加工。可以利用传统机加工方法，例如切削方法、磨削方法和钻削方法在半生坯钻头体102上机加工出某些结构特征。还可以使用手持工具手动形成或成形位于半生坯钻头体102上或内的特征。可以使用包括超硬涂层或镶嵌件的工具以方便对半生坯钻头体102进行机加工。另外，材料涂层可以施加到要进行机加工的半生坯钻头体102的表面上以减少半生坯钻头体102的切屑。这种涂层可以包括固定(fixative)材料或其它聚合物材料。
作为实例并且非限制性的，可通过机加工或其它方法在半生坯钻头体102中形成内部流体通道42、切削件凹窝36和支肋38(图2)以形成图3E所示的成形半生坯钻头体106。而且，如果钻头50包括与钻头体52一体形成的多个切削件的话，切削件可以定位在形成于半生坯钻头体102中的切削件凹窝36内。在随后烧结半生坯钻头体102时，切削件可以粘结到钻头体52上并与之一体形成。
图3E所示的成形半生坯钻头体106随后可以完全烧结到希望的最终密度以提供先前所述的图2所示钻头体52。由于烧结涉及使结构内的孔隙度致密化和去除，被烧结的结构将在烧结过程中收缩。结构在从生坯状态到希望的最终密度的烧结期间会产生10％到20％的线性收缩。因此，当设计未完全烧结的结构内的工具(模型、模具等)或机加工特征时，必须研究和考虑三维收缩。
在所有的烧结和部分烧结过程中，可以使用耐火结构或移动件(未显示)以在烧结过程中支撑钻头体的至少一部分，从而在致密化过程中保持希望的形状和尺寸。可以使用这种移动件例如在烧结过程中保持切削件凹窝36和内部流体通道42的尺寸和几何结构方面的一致性。这种耐火结构例如由石墨、硅石或矾土形成。由于矾土比石墨的活性差，因此人们希望使用矾土移动件代替石墨移动件，从而将烧结期间的原子扩散减到最少。另外，例如矾土、氮化硼、氮化铝或其它市售材料的涂层可以施加到耐火结构上以防止耐火结构中的碳或其它原子在致密化期间扩散到钻头体中。
在可选方法中，图3B所示生坯钻头体94可以部分地烧结以形成没有进行预先机加工的半生坯钻头体，并且可以在将半生坯钻头体完全烧结到希望的最终密度之前在半生坯钻头体上进行所有必需的机加工。可选地，可以在图3B所示生坯钻头体94上进行所有必需的机加工，所述生坯钻头体随后完全烧结到希望的最终密度。
这里描述的烧结方法包括真空炉内的普通烧结法，真空炉内烧结之后进行传统的高温等静压工艺，并且烧结之后立即在接近烧结温度的温度下进行等静压压制(通常称作烧结HIP)。而且，这里描述的烧结方法可以包括液相线下(subliquidus)金相烧结。换句话说，可以在接近但低于基体材料金相图的液相线的温度下执行烧结工艺。例如，可以利用本领域普通技术人员已知的许多不同方法实施这里描述的烧结方法，所述方法例如为快速全方向压紧(ROC)方法、CeraconTM方法、高温等静压(HIP)、或这类方法的改进。
概括地并且仅仅举例来说，利用ROC方法烧结生坯粉末压块涉及在较低温度下将生坯粉末压块仅预烧结到产生足以对粉末压块进行处理的强度的足够程度。最终的半生坯结构包裹在例如石墨薄膜的材料中以密封半生坯结构。包裹的半生坯结构放入容器中，所述容器充满陶瓷、聚合物或玻璃材料制成的颗粒，其熔点远低于半生坯结构中的基体材料的熔点。容器加热到希望的烧结温度，其高于陶瓷、聚合物或玻璃材料制成的颗粒的熔融温度，但是低于半生坯结构内基体材料的液相线温度。容纳有熔化的陶瓷、聚合物或玻璃材料(和浸没于其中的半生坯结构)的受热容器放到用于给熔化的陶瓷或聚合物材料加压的机械压力机或液压机，例如锻压机中。熔化陶瓷、聚合物或玻璃材料中的等静压力有利于半生坯结构在高温下压实并烧结在容器内。熔化的陶瓷、聚合物或玻璃材料用于将压力和热量传递给半生坯结构。这样，熔化的陶瓷、聚合物或玻璃起到压力传递介质的作用，压力在烧结期间通过所述压力传递介质施加给所述结构。在减压冷却之后，烧结构造从陶瓷、聚合物或玻璃材料中取出。美国专利Nos.4,094,709、4,233,720、4,341,557、4,526,748、4,547,337、4,562,990、4,596,694、4,597,730、4,656,002、4,744,943和5,232,522更为详细地描述了ROC工艺及实施该工艺的适用设备。
与上述ROC工艺类似的CeraconTM工艺也适合于在本发明中使用，从而将半生坯结构完全烧结到最终密度。在CeraconTM工艺中，半生坯结构涂覆有例如矾土、氧化锆或氧化铬的陶瓷涂层。还可以使用其它类似的、硬质的、通常惰性的、保护性的和可去除的涂层。通过利用陶瓷颗粒(代替ROC工艺中的流体介质)给覆层半生坯结构施加至少大体上等静压力而使覆层半生坯结构完全加固。美国专利No.4,499,048对CeraconTM工艺进行了更为详细地描述。
而且，在颗粒基体复合钻头体中使用碳化钨的具体实施例中，这里描述的烧结工艺可以包括适于改进碳化钨材料的化学计量的碳控制周期。作为实例并且非限制性的，如果碳化钨材料包括WC，则这里描述的烧结方法可以包括使碳化钨材料在高温下经受包括氢气和甲烷在内的气体混合物。例如，碳化钨材料可以在大约1000℃下经受包括氢气和甲烷的气体流。
如前所述，可以使用若干种不同的方法将钻杆70附接到钻头体52上。在图2所示实施例中，可以通过硬钎焊或软钎焊钻头体52的表面60和钻杆70的表面72之间的接合面而将钻头体52附接到钻杆70上。钻头体52和钻杆70的大小和结构设置成在表面60和表面72之间提供可以设置钎焊合金74的预定撑离间隙。而且，可以利用炉热硬焊工艺或焊炬硬焊工艺将钎焊合金74施加到钻头体52的表面60和钻杆70的表面72之间的接合面上。硬钎焊合金74例如包括银基或镍基合金。
如前所述，在本发明的可选实施例中，可以在钻杆70和钻头体52之间提供冷缩配合。作为实例并且非限制性的，可以加热钻杆70以使钻杆热膨胀，同时，可以冷却钻头体52以使钻头体52热收缩。随后，钻杆70压配合到钻头体52上，并且钻杆70和钻头体52的温度达到平衡。当钻杆70和钻头体52的温度达到平衡时，钻杆70的表面72可以接合或抵靠钻头体52的表面60，从而将钻头体52至少部分地固定到钻杆70上并且防止钻头体52与钻杆70分离。
可选地，可以在钻头体52和钻杆70之间提供摩擦焊接。可以在钻杆70和钻头体52上提供配合表面。可以使用机器将钻杆70压在钻头体52上，同时使钻头体52相对于钻杆70旋转。由钻杆70和钻头体52之间摩擦产生的热量可以至少部分地熔化钻杆70和钻头体52的配合表面处的材料。相对旋转停止，并且钻头体52和钻杆70可以冷却，同时保持钻头体52和钻杆70之间的轴向压缩，提供钻杆70和钻头体52的配合表面之间的摩擦焊接接合。
还可以使用市售粘合剂将钻杆70固定到钻头体52上，所述粘合剂例如为环氧材料(包括内渗透网状(IPN)环氧树脂)、聚脂材料、氰基丙烯酸盐或酯(cyanacrylate)材料、聚亚安酯材料和聚酰亚胺材料。
如前所述，可以在钻头体52和钻杆70之间提供焊缝24，其围绕钻头50在其外表面上沿着钻头体52和钻杆70之间的接合面延伸。可以使用保护金属极电弧焊(SMAW)方法、气体保护金属极弧焊(GMAW)方法、等离子转移弧(PTA)焊接方法、潜弧焊方法、电子束焊接方法、激光焊接方法焊接钻头体52和钻杆70之间的接合面。而且，可以利用本领域已知的方法对钻头体52和钻杆70之间的接合面进行软钎焊或硬钎焊以进一步将钻头体52固定到钻杆70上。
再次参考图2，可以给钻头体52和/或钻杆70的选定表面施加耐磨表面硬化材料(未显示)。例如，表面硬化材料可以施加给钻头体52和钻杆70的外表面的选定区域，以及易于腐蚀的钻头体52和钻杆70的内表面(例如，内部流体通道42内的表面)上的选定区域。这种表面硬化材料可以包括颗粒基体复合材料，其例如包括散布在连续的基体材料中的碳化钨颗粒。可以使用传统的火焰喷射技术以将这种表面硬化材料施加到钻头体52和/或钻杆70的表面上。还可以使用已知的焊接技术将表面硬化材料施加到钻头体52和/或钻杆70的表面上，所述已知方法例如为氧炔、金属惰性气体(MIG)、钨极隋性气体(TIG)和等离子转移弧焊接(PTAW)方法。
冷喷涂方法提供了将表面硬化材料施加到钻头体52和/或钻杆70的表面上的另一方法。在冷喷涂方法中，利用保存在高压压缩气体中的能量高速(500到1500米/秒)推动位于基底上的细粉颗粒。压缩气体通过加热单元送至喷枪，气体通过特殊设计的喷嘴以极高速度离开所述喷枪。压缩气体还通过高压粉末加料器供给以将粉末材料引入高速气体射流。粉末颗粒被适当加热并高速喷向基底。在碰撞时，颗粒变形并粘结以形成表面硬化材料涂层。
用于将表面硬化材料施加给钻头体52和/或钻杆70的选定表面的另一方法涉及利用低温粘合剂将包括碳材料的第一布或织物施加给钻头体52和/或钻杆70的选定表面，将含有硬钎焊料或基体材料的第二布层或织物层施加到碳材料织物上，以及在熔炉中将最终结构加热到基体材料熔化温度以上的温度。熔化的基体材料通过毛细作用吸入碳化钨布中，将碳化钨布以冶金方法粘结到钻头体52和/或钻杆70上和形成表面硬化材料。可选地，可以使用包括碳材料和硬钎焊或基体材料的单层布将表面硬化材料施加到钻头体52和/或钻杆70的选定表面上。例如，这种布和织物可从New Albany，Indiana的Conforma Clad，Inc.购得。
还可以将由包括金刚石的表面硬化材料制成的适用片材施加到钻头体52和/或钻杆70的选定表面上。
图4显示了体现本发明教导的另一种钻地旋转钻头150。钻头150包括单一结构151，其包括钻头体152和螺纹销154。单一结构151大体上由颗粒基体复合材料形成和构成。在这种构造中，无需使用单独的钻杆将钻头150附接到钻柱上。
钻头体152包括由排屑槽32隔开的刀翼30。内部流体通道42在钻头体152的表面158和纵向孔40之间延伸，所述纵向孔至少部分地延伸穿过单一结构151。喷管衬套(未显示)可以在钻头体152的表面158处设置于内部流体通道42内。
钻头150可以包括布置在钻头体52的表面58上的多个PDC切削件34。PDC切削件34可以沿刀翼30设置在形成于钻头体152的表面158上的凹窝36内，并且由支肋38从后面支撑，所述支肋可以与钻头体152一体形成。可选地，钻头150可以包括由例如烧结碳化钨的研磨、耐磨材料形成的多个切削件。
单一结构151可以包括多个区域。每一区域可以包括颗粒基体复合材料，其具有不同于所述多个区域中的其它区域的材料成分。例如，钻头体152可以包括具有第一材料成分的颗粒基体复合材料，螺纹销154可以包括具有第二材料成分的颗粒基体复合材料，所述第二材料成分不同于第一材料成分。在这种构造中，钻头体152的材料成分具有与螺纹销154的材料成分所呈现的物理性能不同的物理性能。例如，第一材料成分相对于第二材料成分具有更高的耐腐蚀性和耐磨性，第二材料成分相对于第一材料成分具有更高的抗裂韧性。
在本发明的一个实施例中，钻头体152的颗粒基体复合材料(第一成分)可以包括多个-635ASTM目碳化钨颗粒。更特别地，钻头体152的颗粒基体复合材料(第一成分)可以包括平均直径为大约0.5微米到大约20微米范围内的多个碳化钨颗粒。第一成分的基体材料可以包括钴基金属合金，其包括高于大约98％重量比的钴。碳化钨颗粒可以占颗粒基体复合材料的第一成分重量比的大约75％到大约85％，并且基体材料可以占颗粒基体复合材料的第一成分重量比的大约15％到大约25％。螺纹销154的颗粒基体复合材料(第二成分)可以包括多个-635ASTM目碳化钨颗粒。更特别地，螺纹销154的颗粒基体复合材料可以包括平均直径为大约0.5微米到大约20微米范围内的多个碳化钨颗粒。第二成分的基体材料可以包括钴基金属合金，其包括高于大约98％重量比的钴。碳化钨颗粒可以占颗粒基体复合材料的第二成分重量比的大约65％到大约70％，并且基体材料可以占颗粒基体复合材料的第二成分重量比的大约30％到大约35％。
图4所示钻头150包括两个不同的区域，每个区域包括具有独特材料成分的颗粒基体复合材料。在可选方案中，钻头150可以包括三个或以上的不同区域，每一区域具有独特的材料成分。而且，可以辨别出图4所示钻头150的两个不同区域之间的不连续边界。在可选方案中，可以在单一结构151中设置连续的材料成分变化率以提供具有多个不同区域的钻头，每个区域具有独特的材料成分，但是在多个区域之间缺少可辨别的边界。这样，钻头150内不同区域的物理性能和特征可以调节以改进钻头150的关键区域的性能，例如，耐磨性、抗裂韧性、强度或焊接性能。应当理解，钻头的各个区域可以具有选择或调整为具有任何希望的特定物理性能或特征的材料成分，并且本发明不局限于选择或调整所述区域的材料成分以具有这里描述的特定物理性能或特征。
现在将参照图5A-5K描述用以形成图4所示钻头150的一种方法。该方法涉及分别形成处于半生坯状态的钻头体152和螺纹销154，装配处于半生坯状态的钻头体152与螺纹销154以提供单一结构151，以及将单一结构151烧结到希望的最终密度。钻头体152在烧结过程中粘结和固定到螺纹销154上。
参考图5A-5E，可以利用等静压制方法形成处于生坯状态的钻头体152。如图5A所示，可以利用大体上等静压力在模具或容器164内挤压粉末混合物162。粉末混合物包括多个硬质颗粒和多个包括基体材料的颗粒。硬质颗粒和基体材料可以与参考图2所示钻头50描述的那些材料大体上相同。选择性地，粉末混合物162可进一步包括在压制粉末混合物时通常使用的添加剂，例如，用于在压制期间提供润滑和给压制粉末成分提供结构强度的粘结剂，用于使粘结更为柔韧的增塑剂以及用于减少内部颗粒摩擦的润滑剂或压缩助剂。
容器164可以包括可变形的流体密封构件166和密封板168。例如，可变形的流体密封构件166可以是包括可变形聚合物材料的大体圆柱形袋。可变形构件166例如由可变形聚合物材料形成。可变形构件166可以充注粉末混合物162。可变形构件166和粉末混合物162可以振动以使粉末混合物162均匀分布在可变形构件166内。至少一个移动件或插入件170可以设置在可变形构件166内，以便界定例如纵向孔40(图4)的特征。可选地，可以不使用插入件170，并且纵向孔40可以在随后的过程中利用传统的机加工方法形成。密封板168随后附接或结合到可变形构件166上，以便在其间提供流体密封。
容器164(具有容纳于内部的粉末混合物162和任何希望的插入件170)可以设置在压力室90内。可卸盖91可用于提供通向压力室90内部的入口。例如水、油或气体(例如，空气或氮气)的流体(其为大体上不可压缩的)利用泵(未显示)通过开口92泵入压力室90中。流体高压导致可变形构件166的壁产生变形。流体压力可以大体上均匀地传递给粉末混合物162。在等静压压制期间，压力室内的压力会大于大约35兆帕(大约5,000磅/平方英寸)。更特别地，在等静压压制期间，压力室内的压力会大于大约138兆帕(20,000磅/平方英寸)。在可选方法中，可以在容器164内提供真空，并且大于大约0.1兆帕(大约15磅/平方英寸)的压力可以(例如通过大气压)施加给容器的外表面以压实粉末混合物162。等静压制粉末混合物162可以形成图5B所示的生坯粉末部件或生坯钻头体174，其可以在压制之后从压力室90和容器164中取出。
在挤压粉末混合物162以形成图5B所示生坯钻头体174的可选方法中，可以利用粉末加工领域技术人员公知的方法使用机械或液压致动的柱塞将粉末混合物162单向压入模型或容器(未显示)中。
图5B所示生坯钻头体174可以包括由提供于粉末混合物162(图5A)中的粘结剂结合在一起的多个颗粒。可以利用传统机加工方法，例如切削方法、磨削方法和钻削方法在生坯钻头体174上机加工出某些结构特征。还可以使用手持工具手动形成或成形位于生坯钻头体174上或内的特征。
作为实例并且非限制性的，可以在生坯钻头体174上形成刀翼30、排屑槽32(图4)和任何其它特征以形成图5C所示的成形生坯钻头体178。
图5C所示成形生坯钻头体178可至少部分地烧结以提供图5D所示的半生坯钻头体182，其密度小于希望的最终密度。在烧结之前，成形生坯钻头体178会经受高温以烧尽或去除包括在如前所述的粉末混合物162(图5A)内的任何不稳定添加剂。而且，成形生坯钻头体178会经受适当的环境变化以有助于去除这种添加剂。这种环境例如可以包括大约500℃的氢气。
半生坯钻头体182由于内部残余的孔隙而可以大体上进行机加工。可以利用传统机加工方法，例如切削方法、磨削方法和钻削方法在半生坯钻头体182上机加工出某些结构特征。还可以使用手持工具手动形成或成形位于半生坯钻头体182上或内的特征。而且，可以使用包括超硬涂层或镶嵌件的切削刀具以方便地加工半生坯钻头体182。另外，可以在机加工之前给半生坯钻头体182施加涂层以减少半生坯钻头体182的切屑。这种涂层可以包括固定材料或其它聚合物材料。
作为实例并且非限制性的，可通过机加工或其它方法在半生坯钻头体182中形成内部流体通道42、切削件凹窝36和支肋38(图4)以形成图5E所示的成形半生坯钻头体186。而且，如果钻头150包括与钻头体152一体形成的多个切削件的话，切削件可以定位在形成于半生坯钻头体182中的切削件凹窝36内。在随后烧结半生坯钻头体182时，切削件可以粘结到钻头体152上并与之一体形成。
参考图5F-5J，可以利用与形成钻头体152所用方法大体上相同的等静压制方法形成处于生坯状态的螺纹销154。如图5F所示，可以利用大体上等静压力在模具或容器192内挤压粉末混合物190。粉末混合物190包括多个硬质颗粒和多个包括基体材料的颗粒。硬质颗粒和基体材料可以与参考图2所示钻头50描述的那些材料大体上相同。选择性地，粉末混合物190进一步包括在压制粉末混合物时通常使用的添加剂，如前所述。
容器192可以包括可变形的流体密封构件194和密封板196。可变形构件194例如由弹性体形成，所述弹性体例如为橡胶、氯丁橡胶、硅酮或聚亚安酯。可变形构件194可以充注粉末混合物190。可变形构件194和粉末混合物190可以振动以使粉末混合物190均匀分布在可变形构件194内。至少一个移动件或插入件200可以设置在可变形构件194内，以便界定例如纵向孔40(图4)的特征。可选地，可以不使用插入件200，并且纵向孔40可以在随后的过程中利用传统的机加工方法形成。密封板196随后附接或结合到可变形构件194上，以便在其间提供流体密封。
容器192(具有容纳于内部的粉末混合物190和任何希望的插入件200)可以设置在压力室90内。可卸盖91可用于提供通向压力室90内部的入口。例如水、油或气体(例如，空气或氮气)的流体(其为大体上不可压缩的)利用泵(未显示)通过开口92泵入压力室90中。流体高压导致可变形构件194的壁产生变形。流体压力可以大体上均匀地传递给粉末混合物190。在等静压压制期间，压力室90内的压力会大于大约35兆帕(大约5,000磅/平方英寸)。更特别地，在等静压压制期间，压力室90内的压力会大于大约138兆帕(20,000磅/平方英寸)。在可选方法中，可以在容器192内提供真空，并且大于大约0.1兆帕(大约15磅/平方英寸)的压力可以(例如通过大气压)施加给容器的外表面以压实第一粉末混合物190。等静压制粉末混合物190可以形成图5G所示的生坯粉末部件或生坯销204，其可以在压制之后从压力室90和容器192中取出。
在挤压粉末混合物190以形成图5G所示生坯销204的可选方法中，可以利用粉末加工领域技术人员公知的方法使用机械或液压致动的柱塞将粉末混合物190单向压入模型或容器(未显示)中。
图5G所示生坯销204可以包括由提供于粉末混合物190(图5F)中的粘结剂材料结合在一起的多个颗粒。可以利用传统机加工方法，例如切削方法、磨削方法和钻削方法在生坯销204上机加工出某些结构特征。在必要时，还可以使用手持工具手动形成或成形位于生坯销204上或内的特征。
作为实例并且非限制性的，可以在生坯销204的外表面上形成锥形表面206以形成图5H所示的成形生坯销208。
图5H显示的成形生坯销208在高温下于熔炉中进行至少部分地烧结。例如，成形生坯销208可以部分地烧结以提供图5I所示的半生坯销212，其密度小于希望的最终密度。在烧结之前，成形生坯销208会经受高温以烧尽或去除包括在如前所述的粉末混合物190(图5F)内的任何不稳定添加剂。而且，成形生坯销208会经受适当的环境变化以有助于去除这种添加剂。这种环境例如可以包括大约500℃下的氢气。
半生坯销212由于内部残余的孔隙而可以大体上进行机加工。可以利用传统机加工方法，例如切削方法、磨削方法和钻削方法在半生坯销212上机加工出某些结构特征。还可以使用手持工具手动形成或成形位于半生坯销212上或内的特征。而且，可以使用包括超硬涂层或镶嵌件的切削刀具以方便地加工半生坯销212。另外，可以在机加工之前给半生坯销212施加涂层以减少半生坯钻头体182的切屑。这种涂层可以包括固定材料或其它聚合物材料。
作为实例并且非限制性的，可以在半生坯销212内形成螺纹214以形成图5J所示的半生坯螺纹销216。
图5J显示的成形半生坯螺纹销216随后插入图5E显示的预制成形半生坯钻头体186中以形成图5K显示的单一半生坯结构218。单一半生坯结构218随后完全烧结到希望的最终密度以提供图4所示和如前所述的单一结构151。螺纹销154在单一结构烧结到希望的最终密度时结合和固定到钻头体152上。在所有的烧结和部分烧结过程中，可以使用耐火结构或移动件(未显示)以在致密化过程中支撑单一结构的至少一部分，从而在致密化过程中保持希望的形状和尺寸，如前所述。
在可选方法中，图5H所示的成形生坯销208可以插入图5C所示的成形生坯钻头体178中或与其装配在一起以形成单一生坯结构。单一生坯结构可以至少部分地烧结到半生坯状态。随后，可以利用传统机加工方法，例如切削方法、磨削方法和钻削方法对单一半生坯结构进行成形。成形的单一半生坯结构烧结到希望的最终密度。在另一个可选方法中，图5E所示的成形半生坯钻头体186可以烧结到希望的最终密度。图5J所示的成形半生坯螺纹销216单独烧结到希望的最终密度。完全烧结的螺纹销(未显示)可以与完全烧结的钻头体(未显示)装配在一起，所述装配结构再次加热到烧结温度以将螺纹销结合和附接到钻头体上。
如上所述的烧结方法可以包括如前所述的任何液相线下金相烧结方法。例如，可以利用快速全方向压紧(ROC)方法、CeraconTM方法、高温等静压(HIP)、或这类方法的改进执行如上所述的烧结方法。
现在将参照图6A-6E描述用以形成图4所示钻头150的另一方法。所述方法包括在模具或容器内的不同区域处提供具有不同材料成分的多种粉末混合物，同时在所述容器内挤压多种粉末混合物以形成单一生坯粉末部件。
参见图6A-6E，可以利用等静压制方法形成处于生坯状态的单一结构151(图4)。如图6A所示，第一粉末混合物226设置在模具或容器232的第一区域内，第二粉末混合物228设置在容器232的第二区域内。第一区域可以宽松地限定为容器232内位于假想线230外部的区域，第二区域可以宽松地限定为容器232内由假想线230包围的区域。
第一粉末混合物226可以包括多个硬质颗粒和多个包括基体材料的颗粒。硬质颗粒和基体材料可以与参考图2所示钻头50描述的那些材料大体上相同。第二粉末混合物228还可以包括多个硬质颗粒和包括基体材料的多个颗粒，如前所述。然而，第二粉末混合物228的材料成分可以不同于第一粉末混合物226的材料成分。作为实例，第一粉末混合物226中硬质颗粒的硬度高于第二粉末混合物228内硬质颗粒的硬度。而且，第二粉末混合物228中基体材料颗粒的抗裂韧性高于第一粉末混合物226中基体材料颗粒的抗裂韧性。
选择性地，第一粉末混合物226和第二粉末混合物228都进一步包括在挤压粉末混合物时通常使用的添加剂，例如，用于在压制期间提供润滑和给压制粉末成分提供结构强度的粘结剂，用于使粘结更为柔韧的增塑剂以及用于减少内部颗粒摩擦的润滑剂或压缩助剂。
容器232可以包括可变形的流体密封构件234和密封板236。例如，可变形的流体密封构件234可以是包括可变形聚合物材料的大体圆柱形袋。可变形构件234例如可以由弹性体形成，所述弹性体例如为橡胶、氯丁橡胶、硅酮或聚亚安酯。可变形构件232可以充注第一粉末混合物226和第二粉末混合物228。可变形构件234和粉末混合物226、228可被振动以使粉末混合物均匀分布在可变形构件234内。至少一个移动件或插入件240可以设置在可变形构件234内，以便界定例如纵向孔40(图4)的特征。可选地，可以不使用插入件240，并且纵向孔40可以在随后的过程中利用传统的机加工方法形成。密封板236随后附接或结合到可变形构件234上，以便在其间提供流体密封。
容器232(具有容纳于内部的第一粉末混合物226、第二粉末混合物228和任何希望的插入件240)可以设置在压力室90内。可卸盖91可用于提供通向压力室90内部的入口。例如水、油或气体(例如，空气或氮气)的流体(其为大体上不可压缩的)利用泵(未显示)通过开口92泵入压力室90中。流体高压导致可变形构件234的壁产生变形。压力可以大体上均匀地传递给第一粉末混合物226和第二粉末混合物228。在等静压压制期间，压力室90内的压力会大于大约35兆帕(大约5,000磅/平方英寸)。更特别地，在等静压压制期间，压力室90内的压力会大于大约138兆帕(20,000磅/平方英寸)。在可选方法中，可以在容器232内提供真空，并且大于大约0.1兆帕(大约15磅/平方英寸)的压力可以(例如通过大气压力)施加给容器232的外表面以压实第一粉末混合物226和第二粉末混合物228。将第一粉末混合物226与第二粉末混合物228等静压制在一起可以形成图6B所示的生坯粉末部件或单一生坯结构244，其可以在压制之后从压力室90和容器232中取出。
在挤压粉末混合物226、228以形成图6B所示的单一生坯结构244的可选方法中，可以利用粉末加工领域技术人员公知的方法使用机械或液压致动的柱塞将粉末混合物226、228单向压入模型或模具(未显示)中。
图6B所示的单一生坯结构244可以包括通过提供于粉末混合物226、228(图6A)内的粘结材料结合在一起。可以利用传统机加工方法，例如切削方法、磨削方法和钻削方法在单一生坯结构244上机加工出某些结构特征。还可以使用手持工具手动形成或成形位于单一生坯结构244上或内的特征。
作为实例并且非限制性的，可以在单一生坯结构244中形成刀翼30、排屑槽32(图4)、内部流体通道42和锥形表面206以形成图6C所示的成形单一生坯结构248。
图6C所示的成形单一生坯结构248可以至少部分地烧结以提供图6D所示的单一半生坯结构252，其密度小于希望的最终密度。在部分地烧结成形单一生坯结构248之前，成形单一生坯结构248会经受高温以烧尽或去除包括在第一粉末混合物226或第二粉末混合物228(图6A)内的任何不稳定添加剂，如前所述。而且，成形单一生坯结构248会经受适当的环境变化以有助于去除这种添加剂。这种环境例如可以包括大约500℃的氢气。
单一半生坯结构252由于内部残余的孔隙而可以大体上进行机加工。可以利用传统机加工方法，例如切削方法、磨削方法和钻削方法在单一半生坯结构252上机加工出某些结构特征。还可以使用手持工具手动形成或成形位于单一半生坯结构252上或内的特征。而且，可以使用包括超硬涂层或镶嵌件的切削刀具以方便地加工单一半生坯结构252。另外，可以在机加工之前给单一半生坯结构252施加涂层以减少单一半生坯结构252的切屑。这种涂层可以包括固定材料或其它聚合物材料。
作为实例并且非限制性的，可在单一半生坯结构252中形成切削件凹窝36、支肋38(图4)和螺纹214以形成图6E所示的成形单一半生坯结构256。而且，如果钻头150(图4)包括与钻头体152一体形成的多个切削件的话，切削件可以定位在形成于成形单一半生坯结构256中的切削件凹窝36内。在随后烧结成形单一半生坯结构256时，切削件可以粘结到钻头体152(图4)上并与之一体形成。
图6E所示的成形单一半生坯结构256随后完全烧结到希望的最终密度以提供图4所示和如前所述的单一结构151。在所有的烧结和部分烧结过程中，可以使用耐火结构或移动件(未显示)以在致密化过程中支撑钻头体的至少一部分，从而在致密化过程中保持希望的形状和尺寸。可以使用这种移动件，例如在烧结和致密化过程中保持切削件凹窝36和内部流体通道42的尺寸和几何结构方面的一致性。这种耐火结构例如由石墨、硅石或矾土形成。由于矾土比石墨的活性差，因此人们希望使用矾土移动件代替石墨移动件，从而将烧结期间的原子扩散减到最少。另外，例如矾土、氮化硼、氮化铝或其它市售材料的涂层可以施加到耐火结构上以防止耐火结构中的碳或其它原子在致密化期间扩散到钻头体中。
而且，可以使用如前所述的任何烧结方法将图6E所示的成形单一半生坯结构256烧结到希望的最终密度。
在如前所述的方法中，通过成形或机加工图6B所示的单一生坯结构244和图6D所示的单一半生坯结构252形成单一结构151的特征。可选地，可以在单一生坯结构或单一半生坯结构上进行所有的成形和机加工。例如，图6B所示的单一生坯结构244可以部分地烧结以形成单一半生坯结构(未显示)，而无需对单一生坯结构244进行任何成形或机加工。在将单一半生坯结构烧结到希望的最终密度之前，可以在单一半生坯结构中形成单一结构151(图4)的大体上所有特征。可选地，可以在图6B所示的单一生坯结构244中形成或机加工单一结构151(图4)的大体上所有特征。完全成形和机加工的单一生坯结构(未显示)随后烧结到希望的最终密度。
图7显示了体现本发明教导的钻地旋转钻头270。钻头270包括大体上由颗粒基体复合材料形成和构成的钻头体274。钻头270还可以包括延伸部276，其包括金属或金属合金以及附接到钻头体274上的钻杆278。作为实例并且非限制性的，延伸部276和钻杆278均包括钢或任何其它铁基合金。钻杆278包括用于将钻头270连接到钻柱(未显示)上的API螺纹销28。
钻头体274包括由排屑槽32隔开的刀翼30。内部流体通道42在钻头体274的表面282和纵向孔40之间延伸，所述纵向孔延伸穿过钻杆278、延伸部276，并部分地穿过钻头体274。喷管衬套(未显示)可以在钻头体274的表面282处设置于内部流体通道42内。
钻头270可以包括布置在钻头体274的表面282上的多个PDC切削件34。PDC切削件34可以沿刀翼30设置在形成于钻头体270的表面282上的凹窝36内，并且由支肋38从后面支撑，所述支肋可以与钻头体274一体形成。可选地，钻头270可以包括多个切削件，其包括例如为颗粒基体复合材料的耐磨的研磨材料。切削件的颗粒基体复合材料可以具有与钻头体274的颗粒基体复合材料不同的成分。而且，这种切削件可以与钻头体274一体形成。
钻头体274的颗粒基体复合材料可以包括随机散布在基体材料中的多个硬质颗粒。硬质颗粒和基体材料可以与参考图2所示钻头50描述的那些材料大体上相同。
在本发明的一个实施例中，钻头体274的颗粒基体复合材料可以包括平均直径为大约0.5微米到大约20微米的多个碳化钨颗粒。基体材料可以包括钴镍基金属合金。碳化钨颗粒可以占颗粒基体复合材料重量比的大约60％到大约95％，并且基体材料可以占颗粒基体复合材料重量比的大约5％到大约40％。
钻头体274大体上类似于图2所示的钻头体52，并且可以由之前参照图3A-3E讨论的任何方法形成。
在具有包括颗粒基体复合材料的钻头体的传统钻头中，使用预制钢坯将钻头体附接到钢杆上。在粒状碳化物材料渗入模具内的熔融基体材料中并且使基体材料冷却和固化时，预制钢坯附接到钻头体上，如前所述。随后可以在钢坯表面上机加工出用于将钢坯附接到钢杆上的螺纹或其它特征。
当钻头体274不利用传统的渗入方法形成时，在常规方法中，预制钢坯不与钻头体274一体形成。作为将钻杆278附接到钻头体274上的可选方法，延伸部276可以在形成钻头体274之后附接到钻头体274上。
例如，通过硬钎焊或软钎焊钻头体274的表面275和延伸部276的表面277之间的接合面将延伸部276附接到和固定到钻头体274上。例如，利用炉热硬焊(furnace brazing)方法或焊炬硬焊(torchbrazing)方法硬钎焊钻头体274的表面275和延伸部276的表面277之间的接合面。钻头体274和延伸部276的大小和结构设置成在表面275和表面277之间提供其间可以设置硬钎焊合金284的预定撑离间隙。硬钎焊合金284例如包括银基或镍基合金。
可以在钻头体274的表面275和延伸部276的邻接表面277上或内形成附接的配合非平面特征(未显示)，例如，可以防止钻头体274相对于延伸部276旋转的螺纹或通常纵向定位的键、杆或花键。
在可选实施例中，可以使用压配合或冷缩配合将延伸部276附接到钻头体274上。为了在延伸部276和钻头体274之间提供冷缩配合，可以在延伸部276和钻头体274之间提供温度差异。作为实例并且非限制性的，可以加热延伸部276以使延伸部276产生热膨胀，同时，可以冷却钻头体274以使钻头体274产生热收缩。随后，延伸部276压到钻头体274上，并且延伸部276和钻头体274之间的温度达到平衡。当延伸部276和钻头体274的温度达到平衡时，延伸部276的表面277可以接合或抵靠钻头体274的表面275，从而将钻头体274至少部分地固定到延伸部276上并防止钻头体274与延伸部276分离。
可选地，可以在钻头体274和延伸部276之间提供摩擦焊接。可以在延伸部276和钻头体274上设置抵接表面。可以使用机器将延伸部276压靠在钻头体274上，同时使钻头体274相对于延伸部276旋转。由延伸部276和钻头体274之间摩擦产生的热量可以至少部分地熔化延伸部276和钻头体274的配合表面处的材料。相对旋转停止，并且钻头体274和延伸部276得以冷却，同时保持钻头体274和延伸部276之间的轴向压缩，提供延伸部276和钻头体274的配合表面之间的摩擦焊接接合。
另外，可以在钻头体274和延伸体276之间提供焊缝24，其围绕钻头270在其外表面上沿着钻头体274和延伸部276之间的接合面延伸。可以使用保护金属极电弧焊(SMAW)方法、气体保护金属极弧焊(GMAW)方法、等离子转移弧(PTA)焊接方法、潜弧焊方法、电子束焊接方法或激光焊接方法焊接钻头体274和延伸部276之间的接合面。
在延伸部276附接和固定到钻头体274上之后，钻杆278可附接到延伸部276。作为实例并且非限制性的，可以在钢杆278和延伸部276的邻接表面上机加工出定位螺纹300。钢杆278随后旋接到延伸部276上。随后，可以在钢杆278和延伸部276之间提供焊缝24，其围绕钻头270在其外表面上沿着钢杆278和延伸部276之间的接合面延伸。而且，可以在钢杆278和延伸部276的邻接表面之间设置软钎焊料或硬钎焊料，从而将钢杆278进一步固定到延伸部276上。
通过将延伸部276附接到钻头体274上，钢杆278的拆卸和更换相对于直接附接到大体上颗粒基体复合材料形成和构成的钻头体上的钻杆(例如，图2所示的钻头50的钻杆70)的拆卸和更换而言变得容易。
尽管这里参照包括固定切削件的钻地旋转钻头的实施例描述了本发明的教导，但是其它类型的钻地钻具(例如，取芯钻头、偏心钻头、双中心钻头、扩眼钻头、铣刀、刮刀钻头、牙轮钻头及本领域已知的其它这类结构)可以体现本发明的教导并且可以由体现本发明教导的方法形成。
尽管这里已经相对于特定的优选实施例对本发明进行了描述，但是本领域的普通技术人员应当考虑和认识到本发明不限于此。相反，在不脱离如下文要求保护的本发明范围的情况下，可以对优选实施例进行多种增加、删除和改变。另外，一个实施例的特征可以与另一个实施例的特征结合，但仍然处于由本发明人考虑的发明范围内。另外，本发明在具有不同和各种钻头外形及切削件类型的钻头和取芯钻头中具有实用性。

Claims (27)

1.一种用于形成钻地旋转钻头的方法，所述方法包括：
提供多个生坯粉末部件，所述多个生坯粉末部件的至少一个生坯粉末部件构造为形成钻头体的一区域；
将所述多个生坯粉末部件组装以形成单一结构；
烧结所述单一结构至所需最终密度以形成钻地旋转钻头的钻头体；
在将所述单一结构烧结至所需的最终密度之后，将一延伸部附接到所述钻头体上；以及
将构造为附接到钻柱上的钻杆附接到所述延伸部上。
2.如权利要求1所述的方法，其中，组装所述多个生坯粉末部件以形成所述单一结构包括：
至少部分地烧结所述多个生坯粉末部件以形成多个半生坯部件；
组装所述多个半生坯部件以形成半生坯钻头体；和
烧结所述半生坯钻头体到所需最终密度。
3.如权利要求1所述的方法，其中，提供多个生坯粉末部件包括：
提供第一粉末混合物，所述第一粉末混合物包括：
多个硬质颗粒，其选自金刚石、碳化硼、氮化硼、氮化铝、和W、Ti、Mo、Nb、V、Hf、Zr和Cr的碳化物或硼化物；和
多个包括基体材料的颗粒，所述基体材料选自钴基合金、铁基合金、镍基合金、钴镍基合金、铁镍基合金、铁钴基合金、铝基合金、铜基合金、镁基合金和钛基合金；以及
挤压第一粉末混合物以形成第一生坯粉末部件。
4.如权利要求3所述的方法，其中，提供多个生坯粉末部件还包括：
提供构造为形成钻头体的用于附接到钻杆上的另一区域的第二生坯粉末部件，所述第二生坯粉末部件包括：
多个颗粒，其包括选自钴基合金、铁基合金、镍基合金、钴镍基合金、铁镍基合金、铁钴基合金、铝基合金、铜基合金、镁基合金和钛基合金的材料；
并且其中，将所述延伸部附接到钻头体上还包括将所述延伸部附接到由第二生坯粉末部件形成的钻头体的所述另一区域上。
5.如权利要求3所述的方法，其中，烧结所述单一结构包括：
部分地烧结生坯钻头体以形成半生坯钻头体；
在所述半生坯钻头体上机加工出至少一个特征；和
烧结所述半生坯钻头体到所需最终密度。
6.如权利要求5所述的方法，其中，在半生坯钻头体上机加工出所述至少一个特征包括在半生坯钻头体中机加工流体通道、排屑槽和切削件凹窝中的至少之一。
7.如权利要求2或5所述的方法，其中，烧结所述半生坯钻头体到所需最终密度包括液相线下金相烧结。
8.如权利要求2或5所述的方法，其中，烧结所述半生坯钻头体到所需最终密度包括在使半生坯钻头体在真空炉内经受高温之后，使半生坯钻头体经受大体上等静压力。
9.如权利要求3所述的方法，其中，挤压所述第一粉末混合物包括下述方式之一：利用液体挤压所述第一粉末混合物；利用大于35兆帕的大体上等静压力挤压所述第一粉末混合物，并且在包括聚合物材料的袋中提供所述第一粉末混合物并给袋外表面施加大体上等静压力。
10.如权利要求3所述的方法，还包括：
挤压不同于第一粉末混合物的至少一种附加粉末混合物以形成至少一个附加生坯粉末部件；和
使所述第一生坯粉末部件与所述至少一个附加生坯粉末部件组装以形成生坯钻头体。
11.如权利要求3、4、5、6、9和10中的任意一项所述的方法，其中，提供所述第一粉末混合物包括提供多个-400 ASTM目碳化钨颗粒，所述多个碳化钨颗粒占第一粉末混合物重量比的60％到95％。
12.如权利要求10所述的方法，其中，第一生坯粉末部件构造为形成用于承载多个切削件的钻头的至少一部分，并且其中，所述至少一个附加生坯粉末部件构造为形成用于附接到钻杆上的钻头的至少另一部分。
13.如权利要求1所述的方法，还包括：
在与钻头体的第一区域相对应的模具或容器中的第一区域内提供第一粉末混合物；
在与钻头体的第二区域相对应的模具或容器中的第二区域内提供第二粉末混合物；和
在模具或容器内挤压第一粉末混合物和第二粉末混合物。
14.如权利要求13所述的方法，其中，提供所述第一粉末混合物包括：
提供平均直径为0.5微米到20微米范围内的多个碳化钨颗粒，所述多个碳化钨颗粒占第一粉末混合物重量比的75％到85％；和
提供多个包括基体材料的颗粒；并且
其中，提供所述第二粉末混合物包括：
提供平均直径为0.5微米到20微米范围内的多个碳化钨颗粒，所述多个碳化钨颗粒占第二粉末混合物重量比的65％到70％；和
提供多个包括所述基体材料的颗粒；
15.如权利要求3、4、5、6、9、10、12中任意一项所述的方法，其中，将所述钻杆附接到所述延伸部上包括下述方式中的至少一种：给延伸部表面和钻杆表面之间的接合面施加硬钎焊料；焊接所述延伸部表面和钻杆表面之间的所述接合面；将所述延伸部压配合到钻杆上；将延伸部冷缩配合到钻杆上。
16.如权利要求11所述的方法，其中，将所述钻杆附接到所述延伸部上包括下述方式中的至少一种：给延伸部表面和钻杆表面之间的接合面施加硬钎焊料；焊接所述延伸部表面和钻杆表面之间的所述接合面；将所述延伸部压配合到钻杆上；将延伸部冷缩配合到钻杆上。
17.如权利要求3、4、5、6、9、10、12中任意一项所述的方法，其中，将所述钻杆附接到延伸部上包括：
在钻杆和延伸部的邻接表面上提供配合螺纹；和
将钻杆旋拧到延伸部上。
18.如权利要求11所述的方法，其中，将所述钻杆附接到延伸部上包括：
在钻杆和延伸部的邻接表面上提供配合螺纹；和
将钻杆旋拧到延伸部上。
19.如权利要求3、4、5、6、9、10、12中任意一项所述的方法，还包括将表面硬化材料施加到钻头体和钻杆之一的表面上。
20.如权利要求11所述的方法，还包括将表面硬化材料施加到钻头体和钻杆之一的表面上。
21.如权利要求15所述的方法，还包括将表面硬化材料施加到钻头体和钻杆之一的表面上。
22.如权利要求16所述的方法，还包括将表面硬化材料施加到钻头体和钻杆之一的表面上。
23.如权利要求17所述的方法，还包括将表面硬化材料施加到钻头体和钻杆之一的表面上。
24.如权利要求18所述的方法，还包括将表面硬化材料施加到钻头体和钻杆之一的表面上。
25.一种钻地旋转钻头，包括大体上由颗粒基体复合材料形成的单一结构，所述单一结构包括构造为承载用于切割地层的多个切削件的第一区域，和构造为将钻头附接到钻柱上的至少一个附加区域，所述至少一个附加区域包括螺纹销。
26.如权利要求25所述的钻地旋转钻头，其中所述单一结构包括随机散布在基体材料中的多个硬质颗粒，所述硬质颗粒选自金刚石、碳化硼、氮化硼、氮化铝、和W、Ti、Mo、Nb、V、Hf、Zr和Cr的碳化物或硼化物，所述基体材料选自钴基合金、铁基合金、镍基合金、钴镍基合金、铁镍基合金、铁钴基合金、铝基合金、铜基合金、镁基合金和钛基合金。
27.如权利要求25或26中任意一项所述的钻地旋转钻头，其中，所述第一区域具有第一材料成分，所述第一材料成分包括：
基体材料；和
随机散布在所述基体材料中的多个-635 ASTM目碳化钨颗粒，所述多个碳化钨颗粒占第一材料成分重量比的75％到85％；
并且其中，所述至少一个附加区域具有不同于第一材料成分的第二材料成分。
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Families Citing this family (178)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9682425B2 (en) 2009-12-08 2017-06-20 Baker Hughes Incorporated Coated metallic powder and method of making the same
US9109429B2 (en) 2002-12-08 2015-08-18 Baker Hughes Incorporated Engineered powder compact composite material
US9101978B2 (en) 2002-12-08 2015-08-11 Baker Hughes Incorporated Nanomatrix powder metal compact
US9079246B2 (en) 2009-12-08 2015-07-14 Baker Hughes Incorporated Method of making a nanomatrix powder metal compact
US20050211475A1 (en) * 2004-04-28 2005-09-29 Mirchandani Prakash K Earth-boring bits
US20080101977A1 (en) * 2005-04-28 2008-05-01 Eason Jimmy W Sintered bodies for earth-boring rotary drill bits and methods of forming the same
US9428822B2 (en) 2004-04-28 2016-08-30 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools and components thereof including material having hard phase in a metallic binder, and metallic binder compositions for use in forming such tools and components
US20060024140A1 (en) * 2004-07-30 2006-02-02 Wolff Edward C Removable tap chasers and tap systems including the same
US7472764B2 (en) * 2005-03-25 2009-01-06 Baker Hughes Incorporated Rotary drill bit shank, rotary drill bits so equipped, and methods of manufacture
US8637127B2 (en) 2005-06-27 2014-01-28 Kennametal Inc. Composite article with coolant channels and tool fabrication method
US7687156B2 (en) 2005-08-18 2010-03-30 Tdy Industries, Inc. Composite cutting inserts and methods of making the same
US7703555B2 (en) 2005-09-09 2010-04-27 Baker Hughes Incorporated Drilling tools having hardfacing with nickel-based matrix materials and hard particles
US7997359B2 (en) 2005-09-09 2011-08-16 Baker Hughes Incorporated Abrasive wear-resistant hardfacing materials, drill bits and drilling tools including abrasive wear-resistant hardfacing materials
US7597159B2 (en) 2005-09-09 2009-10-06 Baker Hughes Incorporated Drill bits and drilling tools including abrasive wear-resistant materials
US7776256B2 (en) 2005-11-10 2010-08-17 Baker Huges Incorporated Earth-boring rotary drill bits and methods of manufacturing earth-boring rotary drill bits having particle-matrix composite bit bodies
US8002052B2 (en) 2005-09-09 2011-08-23 Baker Hughes Incorporated Particle-matrix composite drill bits with hardfacing
US7757793B2 (en) * 2005-11-01 2010-07-20 Smith International, Inc. Thermally stable polycrystalline ultra-hard constructions
US7807099B2 (en) * 2005-11-10 2010-10-05 Baker Hughes Incorporated Method for forming earth-boring tools comprising silicon carbide composite materials
US8770324B2 (en) 2008-06-10 2014-07-08 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools including sinterbonded components and partially formed tools configured to be sinterbonded
US7913779B2 (en) 2005-11-10 2011-03-29 Baker Hughes Incorporated Earth-boring rotary drill bits including bit bodies having boron carbide particles in aluminum or aluminum-based alloy matrix materials, and methods for forming such bits
EP2008091B1 (en) * 2006-04-17 2015-09-16 Baker Hughes Incorporated Rotary drill bits, methods of inspecting rotary drill bits, apparatuses and systems therefor
WO2007127680A1 (en) 2006-04-27 2007-11-08 Tdy Industries, Inc. Modular fixed cutter earth-boring bits, modular fixed cutter earth-boring bit bodies, and related methods
US20080011519A1 (en) * 2006-07-17 2008-01-17 Baker Hughes Incorporated Cemented tungsten carbide rock bit cone
EP2066864A1 (en) 2006-08-30 2009-06-10 Baker Hughes Incorporated Methods for applying wear-resistant material to exterior surfaces of earth-boring tools and resulting structures
CA2663519A1 (en) 2006-10-25 2008-05-02 Tdy Industries, Inc. Articles having improved resistance to thermal cracking
US7841259B2 (en) * 2006-12-27 2010-11-30 Baker Hughes Incorporated Methods of forming bit bodies
US8069936B2 (en) * 2007-02-23 2011-12-06 Baker Hughes Incorporated Encapsulated diamond particles, materials and impregnated diamond earth-boring bits including such particles, and methods of forming such particles, materials, and bits
US8047309B2 (en) * 2007-03-14 2011-11-01 Baker Hughes Incorporated Passive and active up-drill features on fixed cutter earth-boring tools and related systems and methods
US7846551B2 (en) 2007-03-16 2010-12-07 Tdy Industries, Inc. Composite articles
US7681668B2 (en) * 2007-03-30 2010-03-23 Baker Hughes Incorporated Shrink-fit sleeve assembly for a drill bit, including nozzle assembly and method therefor
US8268452B2 (en) * 2007-07-31 2012-09-18 Baker Hughes Incorporated Bonding agents for improved sintering of earth-boring tools, methods of forming earth-boring tools and resulting structures
US9662733B2 (en) 2007-08-03 2017-05-30 Baker Hughes Incorporated Methods for reparing particle-matrix composite bodies
US20090032571A1 (en) * 2007-08-03 2009-02-05 Baker Hughes Incorporated Methods and systems for welding particle-matrix composite bodies
US7836980B2 (en) * 2007-08-13 2010-11-23 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools having pockets for receiving cutting elements and methods for forming earth-boring tools including such pockets
US8252225B2 (en) 2009-03-04 2012-08-28 Baker Hughes Incorporated Methods of forming erosion-resistant composites, methods of using the same, and earth-boring tools utilizing the same in internal passageways
US7909121B2 (en) 2008-01-09 2011-03-22 Smith International, Inc. Polycrystalline ultra-hard compact constructions
US9217296B2 (en) 2008-01-09 2015-12-22 Smith International, Inc. Polycrystalline ultra-hard constructions with multiple support members
US8061454B2 (en) * 2008-01-09 2011-11-22 Smith International, Inc. Ultra-hard and metallic constructions comprising improved braze joint
US20090256413A1 (en) * 2008-04-11 2009-10-15 Majagi Shivanand I Cutting bit useful for impingement of earth strata
US8790439B2 (en) 2008-06-02 2014-07-29 Kennametal Inc. Composite sintered powder metal articles
WO2009149071A2 (en) 2008-06-02 2009-12-10 Tdy Industries, Inc. Cemented carbide-metallic alloy composites
US8079429B2 (en) 2008-06-04 2011-12-20 Baker Hughes Incorporated Methods of forming earth-boring tools using geometric compensation and tools formed by such methods
US7703556B2 (en) 2008-06-04 2010-04-27 Baker Hughes Incorporated Methods of attaching a shank to a body of an earth-boring tool including a load-bearing joint and tools formed by such methods
US20090301788A1 (en) * 2008-06-10 2009-12-10 Stevens John H Composite metal, cemented carbide bit construction
US20090308662A1 (en) * 2008-06-11 2009-12-17 Lyons Nicholas J Method of selectively adapting material properties across a rock bit cone
US20090311124A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-17 Baker Hughes Incorporated Methods for sintering bodies of earth-boring tools and structures formed during the same
US8261632B2 (en) * 2008-07-09 2012-09-11 Baker Hughes Incorporated Methods of forming earth-boring drill bits
US9381600B2 (en) * 2008-07-22 2016-07-05 Smith International, Inc. Apparatus and methods to manufacture PDC bits
US20100193255A1 (en) * 2008-08-21 2010-08-05 Stevens John H Earth-boring metal matrix rotary drill bit
US20100192475A1 (en) * 2008-08-21 2010-08-05 Stevens John H Method of making an earth-boring metal matrix rotary drill bit
US8025112B2 (en) 2008-08-22 2011-09-27 Tdy Industries, Inc. Earth-boring bits and other parts including cemented carbide
US8322465B2 (en) 2008-08-22 2012-12-04 TDY Industries, LLC Earth-boring bit parts including hybrid cemented carbides and methods of making the same
US9206651B2 (en) * 2008-10-30 2015-12-08 Baker Hughes Incorporated Coupling members for coupling a body of an earth-boring drill tool to a drill string, earth-boring drilling tools including a coupling member, and related methods
US8220566B2 (en) * 2008-10-30 2012-07-17 Baker Hughes Incorporated Carburized monotungsten and ditungsten carbide eutectic particles, materials and earth-boring tools including such particles, and methods of forming such particles, materials, and tools
US7900718B2 (en) * 2008-11-06 2011-03-08 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools having threads for affixing a body and shank together and methods of manufacture and use of same
US20100155148A1 (en) * 2008-12-22 2010-06-24 Baker Hughes Incorporated Earth-Boring Particle-Matrix Rotary Drill Bit and Method of Making the Same
US9139893B2 (en) * 2008-12-22 2015-09-22 Baker Hughes Incorporated Methods of forming bodies for earth boring drilling tools comprising molding and sintering techniques
US8201648B2 (en) * 2009-01-29 2012-06-19 Baker Hughes Incorporated Earth-boring particle-matrix rotary drill bit and method of making the same
WO2010088504A1 (en) * 2009-01-29 2010-08-05 Smith International, Inc. Brazing methods for pdc cutters
US8355815B2 (en) * 2009-02-12 2013-01-15 Baker Hughes Incorporated Methods, systems, and devices for manipulating cutting elements for earth-boring drill bits and tools
US8069937B2 (en) 2009-02-26 2011-12-06 Us Synthetic Corporation Polycrystalline diamond compact including a cemented tungsten carbide substrate that is substantially free of tungsten carbide grains exhibiting abnormal grain growth and applications therefor
GB0903322D0 (en) * 2009-02-27 2009-04-22 Element Six Holding Gmbh Hard-metal substrate with graded microstructure
US8689910B2 (en) * 2009-03-02 2014-04-08 Baker Hughes Incorporated Impregnation bit with improved cutting structure and blade geometry
US20100230177A1 (en) * 2009-03-10 2010-09-16 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools with thermally conductive regions and related methods
US20100230176A1 (en) * 2009-03-10 2010-09-16 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools with stiff insert support regions and related methods
US8225890B2 (en) * 2009-04-21 2012-07-24 Baker Hughes Incorporated Impregnated bit with increased binder percentage
US8381844B2 (en) 2009-04-23 2013-02-26 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools and components thereof and related methods
US9004196B2 (en) * 2009-04-23 2015-04-14 Schlumberger Technology Corporation Drill bit assembly having aligned features
US8272816B2 (en) 2009-05-12 2012-09-25 TDY Industries, LLC Composite cemented carbide rotary cutting tools and rotary cutting tool blanks
US8201610B2 (en) 2009-06-05 2012-06-19 Baker Hughes Incorporated Methods for manufacturing downhole tools and downhole tool parts
US8087478B2 (en) * 2009-06-05 2012-01-03 Baker Hughes Incorporated Cutting elements including cutting tables with shaped faces configured to provide continuous effective positive back rake angles, drill bits so equipped and methods of drilling
US20100329081A1 (en) * 2009-06-26 2010-12-30 Eric Sullivan Method for non-destructively evaluating rotary earth boring drill components and determining fitness-for-use of the same
US20110005841A1 (en) * 2009-07-07 2011-01-13 Baker Hughes Incorporated Backup cutting elements on non-concentric reaming tools
US8308096B2 (en) 2009-07-14 2012-11-13 TDY Industries, LLC Reinforced roll and method of making same
US8267203B2 (en) * 2009-08-07 2012-09-18 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools and components thereof including erosion-resistant extensions, and methods of forming such tools and components
DE102009042598A1 (de) * 2009-09-23 2011-03-24 Gkn Sinter Metals Holding Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Grünlings
US20110079446A1 (en) * 2009-10-05 2011-04-07 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools and components thereof and methods of attaching components of an earth-boring tool
US20110100714A1 (en) * 2009-10-29 2011-05-05 Moss William A Backup cutting elements on non-concentric earth-boring tools and related methods
US9643236B2 (en) 2009-11-11 2017-05-09 Landis Solutions Llc Thread rolling die and method of making same
US9127515B2 (en) 2010-10-27 2015-09-08 Baker Hughes Incorporated Nanomatrix carbon composite
US8528633B2 (en) 2009-12-08 2013-09-10 Baker Hughes Incorporated Dissolvable tool and method
US10240419B2 (en) 2009-12-08 2019-03-26 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Downhole flow inhibition tool and method of unplugging a seat
US9243475B2 (en) 2009-12-08 2016-01-26 Baker Hughes Incorporated Extruded powder metal compact
US9227243B2 (en) 2009-12-08 2016-01-05 Baker Hughes Incorporated Method of making a powder metal compact
GB0921896D0 (en) * 2009-12-16 2010-01-27 Rolls Royce Plc A method of manufacturing a component
WO2011084645A1 (en) * 2009-12-16 2011-07-14 Smith International, Inc. Thermally stable diamond bonded materials and compacts
SA111320374B1 (ar) 2010-04-14 2015-08-10 بيكر هوغيس انكوبوريتد طريقة تشكيل الماسة متعدد البلورات من الماس المستخرج بحجم النانو
US10005672B2 (en) 2010-04-14 2018-06-26 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Method of forming particles comprising carbon and articles therefrom
US9205531B2 (en) * 2011-09-16 2015-12-08 Baker Hughes Incorporated Methods of fabricating polycrystalline diamond, and cutting elements and earth-boring tools comprising polycrystalline diamond
US8881791B2 (en) 2010-04-28 2014-11-11 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools and methods of forming earth-boring tools
US8490674B2 (en) 2010-05-20 2013-07-23 Baker Hughes Incorporated Methods of forming at least a portion of earth-boring tools
RU2012155100A (ru) 2010-05-20 2014-06-27 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Способ формирования по меньшей мере части бурильного инструмента и сформированное посредством него изделие
MX340467B (es) 2010-05-20 2016-07-08 Baker Hughes Incorporated * Métodos para formar al menos una porción de herramientas para perforar la tierra y artículos formados por tales métodos.
US8936116B2 (en) 2010-06-24 2015-01-20 Baker Hughes Incorporated Cutting elements for earth-boring tools, earth-boring tools including such cutting elements, and methods of forming cutting elements for earth-boring tools
WO2012006281A2 (en) 2010-07-06 2012-01-12 Baker Hughes Incorporated Methods of forming inserts and earth-boring tools
WO2012048017A2 (en) 2010-10-05 2012-04-12 Baker Hughes Incorporated Diamond impregnated cutting structures, earth-boring drill bits and other tools including diamond impregnated cutting structures, and related methods
WO2012048025A2 (en) 2010-10-08 2012-04-12 Baker Hughes Incorporated Composite materials including nanoparticles, earth-boring tools and components including such composite materials, polycrystalline materials including nanoparticles, and related methods
CN101975026A (zh) * 2010-10-18 2011-02-16 韩桂云 Pdc钻头
US9090955B2 (en) 2010-10-27 2015-07-28 Baker Hughes Incorporated Nanomatrix powder metal composite
GB201022130D0 (en) * 2010-12-31 2011-02-02 Element Six Production Pty Ltd A superheard structure and method of making same
US9421671B2 (en) 2011-02-09 2016-08-23 Longyear Tm, Inc. Infiltrated diamond wear resistant bodies and tools
CN102653002A (zh) * 2011-03-03 2012-09-05 湖南博云东方粉末冶金有限公司 多层复合硬质合金产品及其制造方法
US9080098B2 (en) 2011-04-28 2015-07-14 Baker Hughes Incorporated Functionally gradient composite article
US8631876B2 (en) 2011-04-28 2014-01-21 Baker Hughes Incorporated Method of making and using a functionally gradient composite tool
US9139928B2 (en) 2011-06-17 2015-09-22 Baker Hughes Incorporated Corrodible downhole article and method of removing the article from downhole environment
US20130014998A1 (en) * 2011-07-11 2013-01-17 Baker Hughes Incorporated Downhole cutting tool and method
US9707739B2 (en) 2011-07-22 2017-07-18 Baker Hughes Incorporated Intermetallic metallic composite, method of manufacture thereof and articles comprising the same
US8783365B2 (en) 2011-07-28 2014-07-22 Baker Hughes Incorporated Selective hydraulic fracturing tool and method thereof
US9643250B2 (en) 2011-07-29 2017-05-09 Baker Hughes Incorporated Method of controlling the corrosion rate of alloy particles, alloy particle with controlled corrosion rate, and articles comprising the particle
US9833838B2 (en) 2011-07-29 2017-12-05 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Method of controlling the corrosion rate of alloy particles, alloy particle with controlled corrosion rate, and articles comprising the particle
US9057242B2 (en) 2011-08-05 2015-06-16 Baker Hughes Incorporated Method of controlling corrosion rate in downhole article, and downhole article having controlled corrosion rate
US9033055B2 (en) 2011-08-17 2015-05-19 Baker Hughes Incorporated Selectively degradable passage restriction and method
US9090956B2 (en) 2011-08-30 2015-07-28 Baker Hughes Incorporated Aluminum alloy powder metal compact
US9856547B2 (en) 2011-08-30 2018-01-02 Bakers Hughes, A Ge Company, Llc Nanostructured powder metal compact
US9109269B2 (en) 2011-08-30 2015-08-18 Baker Hughes Incorporated Magnesium alloy powder metal compact
US8800848B2 (en) 2011-08-31 2014-08-12 Kennametal Inc. Methods of forming wear resistant layers on metallic surfaces
US9643144B2 (en) 2011-09-02 2017-05-09 Baker Hughes Incorporated Method to generate and disperse nanostructures in a composite material
US9187990B2 (en) 2011-09-03 2015-11-17 Baker Hughes Incorporated Method of using a degradable shaped charge and perforating gun system
US9347119B2 (en) 2011-09-03 2016-05-24 Baker Hughes Incorporated Degradable high shock impedance material
US9133695B2 (en) 2011-09-03 2015-09-15 Baker Hughes Incorporated Degradable shaped charge and perforating gun system
BR112014006306A2 (pt) 2011-09-16 2017-04-11 Baker Hughes Inc métodos de fabricação de diamante policristalino, e elementos de corte e ferramentas de perfuração terrestre compreendendo diamante policristalino
WO2013040381A2 (en) 2011-09-16 2013-03-21 Baker Hughes Incorporated Methods of attaching a polycrystalline diamond compact to a substrate and cutting elements formed using such methods
US9016406B2 (en) 2011-09-22 2015-04-28 Kennametal Inc. Cutting inserts for earth-boring bits
GB201119329D0 (en) * 2011-11-09 2011-12-21 Element Six Ltd Method of making cutter elements,cutter element and tools comprising same
US9079247B2 (en) 2011-11-14 2015-07-14 Baker Hughes Incorporated Downhole tools including anomalous strengthening materials and related methods
US9010416B2 (en) 2012-01-25 2015-04-21 Baker Hughes Incorporated Tubular anchoring system and a seat for use in the same
US9068428B2 (en) 2012-02-13 2015-06-30 Baker Hughes Incorporated Selectively corrodible downhole article and method of use
US9353574B2 (en) 2012-02-14 2016-05-31 Halliburton Energy Services, Inc. Aligned angled well tool weld joint
CN103291224A (zh) * 2012-03-05 2013-09-11 中国五冶集团有限公司 带有连接套筒的钻头结构
GB201206965D0 (en) * 2012-04-20 2012-06-06 Element Six Abrasives Sa Super-hard constructions and mathod for making same
US9605508B2 (en) 2012-05-08 2017-03-28 Baker Hughes Incorporated Disintegrable and conformable metallic seal, and method of making the same
FR2990443B1 (fr) * 2012-05-09 2014-05-23 Snecma Procede de rechargement de pieces metalliques pour turboreacteurs d'aeronefs, et outillage de protection locale pour la mise en œuvre du procede
CN102678053B (zh) * 2012-05-18 2015-08-19 西南石油大学 一种交叉刮切-冲击复合式钻头
US8997897B2 (en) 2012-06-08 2015-04-07 Varel Europe S.A.S. Impregnated diamond structure, method of making same, and applications for use of an impregnated diamond structure
CN103790520B (zh) * 2012-11-02 2018-03-20 喜利得股份公司 钻头和用于钻头的制造方法
CN102974829A (zh) * 2012-12-04 2013-03-20 四川科力特硬质合金股份有限公司 一种复合硬质合金平面复合方法
CH707503A2 (fr) * 2013-01-17 2014-07-31 Omega Sa Axe de pivotement pour mouvement horloger.
CN103089153B (zh) * 2013-02-28 2015-01-28 西南石油大学 一种宽齿牙轮复合钻头
US9140072B2 (en) 2013-02-28 2015-09-22 Baker Hughes Incorporated Cutting elements including non-planar interfaces, earth-boring tools including such cutting elements, and methods of forming cutting elements
US9982490B2 (en) * 2013-03-01 2018-05-29 Baker Hughes Incorporated Methods of attaching cutting elements to casing bits and related structures
US20140291033A1 (en) * 2013-04-02 2014-10-02 Varel International Ind., L.P. Methodologies for manufacturing short matrix bits
US9816339B2 (en) 2013-09-03 2017-11-14 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Plug reception assembly and method of reducing restriction in a borehole
RU2533495C1 (ru) * 2013-09-10 2014-11-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "СПЛАВ" Способ изготовления армированной конструкции из разнородных материалов, работающей в теплонапряженных условиях
CN105637165B (zh) 2013-10-17 2018-12-07 哈利伯顿能源服务公司 用于钻头的颗粒强化的钎焊合金
GB2535370B (en) * 2013-12-13 2020-05-27 Halliburton Energy Services Inc Fiber-reinforced tools for downhole use
US10145179B2 (en) 2013-12-13 2018-12-04 Halliburton Energy Services, Inc. Fiber-reinforced tools for downhole use
CN103691960B (zh) * 2013-12-25 2016-02-17 苏州新锐合金工具股份有限公司 双层硬质合金基体及其制备方法
US10150713B2 (en) 2014-02-21 2018-12-11 Terves, Inc. Fluid activated disintegrating metal system
US11167343B2 (en) 2014-02-21 2021-11-09 Terves, Llc Galvanically-active in situ formed particles for controlled rate dissolving tools
US10865465B2 (en) 2017-07-27 2020-12-15 Terves, Llc Degradable metal matrix composite
US20150259985A1 (en) * 2014-03-11 2015-09-17 Varel International Ind., L.P. Short matrix drill bits and methodologies for manufacturing short matrix drill bits
US9598911B2 (en) 2014-05-09 2017-03-21 Baker Hughes Incorporated Coring tools and related methods
CA2948825A1 (en) * 2014-05-13 2015-11-19 Longyear Tm, Inc. Fully infiltrated rotary drill bit
CN106164389A (zh) * 2014-06-25 2016-11-23 哈里伯顿能源服务公司 合并有刚性隔热材料的隔热封罩
US10060191B2 (en) 2014-07-03 2018-08-28 Halliburton Energy Services, Inc. Continuous fiber-reinforced tools for downhole use
WO2016099798A1 (en) 2014-12-17 2016-06-23 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond sintered/rebonded on carbide substrate containing low tungsten
EP3037230A1 (de) * 2014-12-22 2016-06-29 HILTI Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines geschlossenen Bohrringes für eine Kernbohrkrone
US10144065B2 (en) 2015-01-07 2018-12-04 Kennametal Inc. Methods of making sintered articles
US9910026B2 (en) 2015-01-21 2018-03-06 Baker Hughes, A Ge Company, Llc High temperature tracers for downhole detection of produced water
US10378303B2 (en) 2015-03-05 2019-08-13 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Downhole tool and method of forming the same
US10125553B2 (en) 2015-03-06 2018-11-13 Baker Hughes Incorporated Coring tools for managing hydraulic properties of drilling fluid and related methods
US10119339B2 (en) 2015-03-31 2018-11-06 Halliburton Energy Services, Inc. Alternative materials for mandrel in infiltrated metal-matrix composite drill bits
US10221637B2 (en) 2015-08-11 2019-03-05 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Methods of manufacturing dissolvable tools via liquid-solid state molding
CN105331838A (zh) * 2015-09-29 2016-02-17 浙江恒成硬质合金有限公司 一种梯度合金的制备方法
US10016810B2 (en) 2015-12-14 2018-07-10 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Methods of manufacturing degradable tools using a galvanic carrier and tools manufactured thereof
US10576726B2 (en) 2016-03-30 2020-03-03 Baker Hughes, A Ge Company, Llc 3D-printing systems configured for advanced heat treatment and related methods
US10808297B2 (en) 2016-11-16 2020-10-20 Hrl Laboratories, Llc Functionally graded metal matrix nanocomposites, and methods for producing the same
US11065863B2 (en) 2017-02-20 2021-07-20 Kennametal Inc. Cemented carbide powders for additive manufacturing
CN108798530A (zh) 2017-05-03 2018-11-13 史密斯国际有限公司 钻头主体构造
US10415320B2 (en) * 2017-06-26 2019-09-17 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Earth-boring tools including replaceable hardfacing pads and related methods
CN109136605B (zh) * 2017-06-27 2021-02-12 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种铜基复合粉体的自蔓延合成及其应用
CN107511485A (zh) * 2017-08-28 2017-12-26 攀枝花学院 空心体金属零件的加工方法
US10662716B2 (en) * 2017-10-06 2020-05-26 Kennametal Inc. Thin-walled earth boring tools and methods of making the same
CN107812949A (zh) * 2017-10-30 2018-03-20 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 一种焊接式钻头的环形胎体及其制作方法
WO2019113219A1 (en) * 2017-12-05 2019-06-13 Esco Group Llc Wear part and method of making the same
US10597963B2 (en) 2018-04-26 2020-03-24 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Coring tools including a core catcher
CN110983143B (zh) * 2019-04-08 2021-04-23 成都惠灵丰金刚石钻头有限公司 Pdc胎体钻头粉料配方
CN110614362B (zh) * 2019-10-30 2022-06-10 扬州苏沃工具有限公司 一种粉末冶金的复合丝锥制造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3757879A (en) * 1972-08-24 1973-09-11 Christensen Diamond Prod Co Drill bits and methods of producing drill bits
CN1147286A (zh) * 1994-03-31 1997-04-09 德雷瑟工业公司 具有改良型刀具的旋转钻头
US6209420B1 (en) * 1994-03-16 2001-04-03 Baker Hughes Incorporated Method of manufacturing bits, bit components and other articles of manufacture
CN1330744A (zh) * 1998-12-18 2002-01-09 桑德维克公司 旋转钻头

Family Cites Families (204)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1954166A (en) 1931-07-31 1934-04-10 Grant John Rotary bit
US2299207A (en) 1941-02-18 1942-10-20 Bevil Corp Method of making cutting tools
US2507439A (en) 1946-09-28 1950-05-09 Reed Roller Bit Co Drill bit
US2906654A (en) 1954-09-23 1959-09-29 Abkowitz Stanley Heat treated titanium-aluminumvanadium alloy
US2819958A (en) 1955-08-16 1958-01-14 Mallory Sharon Titanium Corp Titanium base alloys
US2819959A (en) 1956-06-19 1958-01-14 Mallory Sharon Titanium Corp Titanium base vanadium-iron-aluminum alloys
NL275996A (zh) 1961-09-06
US3368881A (en) 1965-04-12 1968-02-13 Nuclear Metals Division Of Tex Titanium bi-alloy composites and manufacture thereof
US3471921A (en) 1965-12-23 1969-10-14 Shell Oil Co Method of connecting a steel blank to a tungsten bit body
US3660050A (en) 1969-06-23 1972-05-02 Du Pont Heterogeneous cobalt-bonded tungsten carbide
US3987859A (en) 1973-10-24 1976-10-26 Dresser Industries, Inc. Unitized rotary rock bit
US3880971A (en) 1973-12-26 1975-04-29 Bell Telephone Labor Inc Controlling shrinkage caused by sintering of high alumina ceramic materials
US4017480A (en) 1974-08-20 1977-04-12 Permanence Corporation High density composite structure of hard metallic material in a matrix
US4229638A (en) 1975-04-01 1980-10-21 Dresser Industries, Inc. Unitized rotary rock bit
US4047828A (en) 1976-03-31 1977-09-13 Makely Joseph E Core drill
JPS6041136B2 (ja) 1976-09-01 1985-09-14 財団法人特殊無機材料研究所 シリコンカ−バイド繊維強化軽金属複合材料の製造方法
US4094709A (en) 1977-02-10 1978-06-13 Kelsey-Hayes Company Method of forming and subsequently heat treating articles of near net shaped from powder metal
DE2722271C3 (de) 1977-05-17 1979-12-06 Thyssen Edelstahlwerke Ag, 4000 Duesseldorf Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen durch Verbundsinterung
US4157122A (en) 1977-06-22 1979-06-05 Morris William A Rotary earth boring drill and method of assembly thereof
US4128136A (en) 1977-12-09 1978-12-05 Lamage Limited Drill bit
DE2810746A1 (de) 1978-03-13 1979-09-20 Krupp Gmbh Verfahren zur herstellung von verbundhartmetallen
US4233720A (en) 1978-11-30 1980-11-18 Kelsey-Hayes Company Method of forming and ultrasonic testing articles of near net shape from powder metal
US4221270A (en) 1978-12-18 1980-09-09 Smith International, Inc. Drag bit
US4255165A (en) 1978-12-22 1981-03-10 General Electric Company Composite compact of interleaved polycrystalline particles and cemented carbide masses
JPS5937717B2 (ja) 1978-12-28 1984-09-11 石川島播磨重工業株式会社 超硬合金の溶接方法
US4252202A (en) 1979-08-06 1981-02-24 Purser Sr James A Drill bit
US4341557A (en) 1979-09-10 1982-07-27 Kelsey-Hayes Company Method of hot consolidating powder with a recyclable container material
US4526748A (en) 1980-05-22 1985-07-02 Kelsey-Hayes Company Hot consolidation of powder metal-floating shaping inserts
CH646475A5 (de) 1980-06-30 1984-11-30 Gegauf Fritz Ag Zusatzvorrichtung an naehmaschine zum beschneiden von materialkanten.
US4398952A (en) 1980-09-10 1983-08-16 Reed Rock Bit Company Methods of manufacturing gradient composite metallic structures
US4453605A (en) 1981-04-30 1984-06-12 Nl Industries, Inc. Drill bit and method of metallurgical and mechanical holding of cutters in a drill bit
CA1216158A (en) 1981-11-09 1987-01-06 Akio Hara Composite compact component and a process for the production of the same
US4547337A (en) 1982-04-28 1985-10-15 Kelsey-Hayes Company Pressure-transmitting medium and method for utilizing same to densify material
JPS58193304A (ja) 1982-05-08 1983-11-11 Hitachi Powdered Metals Co Ltd 複合焼結機械部品の製造方法
US4597730A (en) 1982-09-20 1986-07-01 Kelsey-Hayes Company Assembly for hot consolidating materials
US4596694A (en) 1982-09-20 1986-06-24 Kelsey-Hayes Company Method for hot consolidating materials
US4499048A (en) 1983-02-23 1985-02-12 Metal Alloys, Inc. Method of consolidating a metallic body
US4499958A (en) 1983-04-29 1985-02-19 Strata Bit Corporation Drag blade bit with diamond cutting elements
US4562990A (en) 1983-06-06 1986-01-07 Rose Robert H Die venting apparatus in molding of thermoset plastic compounds
US4774211A (en) 1983-08-08 1988-09-27 International Business Machines Corporation Methods for predicting and controlling the shrinkage of ceramic oxides during sintering
SE454196C (sv) 1983-09-23 1991-10-24 Jan Persson Jord- och bergborrningsanordning foer samtidig borrning och infodring av borrhaalet
US4499795A (en) 1983-09-23 1985-02-19 Strata Bit Corporation Method of drill bit manufacture
US4552232A (en) 1984-06-29 1985-11-12 Spiral Drilling Systems, Inc. Drill-bit with full offset cutter bodies
US4889017A (en) 1984-07-19 1989-12-26 Reed Tool Co., Ltd. Rotary drill bit for use in drilling holes in subsurface earth formations
US4554130A (en) 1984-10-01 1985-11-19 Cdp, Ltd. Consolidation of a part from separate metallic components
DE3574738D1 (de) 1984-11-13 1990-01-18 Santrade Ltd Gesinterte hartmetallegierung zum gesteinsbohren und zum schneiden von mineralien.
GB8501702D0 (en) 1985-01-23 1985-02-27 Nl Petroleum Prod Rotary drill bits
US4630693A (en) 1985-04-15 1986-12-23 Goodfellow Robert D Rotary cutter assembly
US4656002A (en) 1985-10-03 1987-04-07 Roc-Tec, Inc. Self-sealing fluid die
DE3601385A1 (de) 1986-01-18 1987-07-23 Krupp Gmbh Verfahren zur herstellung von sinterkoerpern mit inneren kanaelen, strangpresswerkzeug zur durchfuehrung des verfahrens und bohrwerkzeug
US4667756A (en) 1986-05-23 1987-05-26 Hughes Tool Company-Usa Matrix bit with extended blades
US4871377A (en) 1986-07-30 1989-10-03 Frushour Robert H Composite abrasive compact having high thermal stability and transverse rupture strength
US4981665A (en) 1986-08-22 1991-01-01 Stemcor Corporation Hexagonal silicon carbide platelets and preforms and methods for making and using same
EP0264674B1 (en) 1986-10-20 1995-09-06 Baker Hughes Incorporated Low pressure bonding of PCD bodies and method
US4809903A (en) 1986-11-26 1989-03-07 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method to produce metal matrix composite articles from rich metastable-beta titanium alloys
US4744943A (en) 1986-12-08 1988-05-17 The Dow Chemical Company Process for the densification of material preforms
GB2203774A (en) 1987-04-21 1988-10-26 Cledisc Int Bv Rotary drilling device
US5090491A (en) 1987-10-13 1992-02-25 Eastman Christensen Company Earth boring drill bit with matrix displacing material
US4884477A (en) 1988-03-31 1989-12-05 Eastman Christensen Company Rotary drill bit with abrasion and erosion resistant facing
US4968348A (en) 1988-07-29 1990-11-06 Dynamet Technology, Inc. Titanium diboride/titanium alloy metal matrix microcomposite material and process for powder metal cladding
US5593474A (en) 1988-08-04 1997-01-14 Smith International, Inc. Composite cemented carbide
US4838366A (en) 1988-08-30 1989-06-13 Jones A Raymond Drill bit
US4919013A (en) 1988-09-14 1990-04-24 Eastman Christensen Company Preformed elements for a rotary drill bit
US4956012A (en) 1988-10-03 1990-09-11 Newcomer Products, Inc. Dispersion alloyed hard metal composites
US4923512A (en) 1989-04-07 1990-05-08 The Dow Chemical Company Cobalt-bound tungsten carbide metal matrix composites and cutting tools formed therefrom
GB8921017D0 (en) 1989-09-16 1989-11-01 Astec Dev Ltd Drill bit or corehead manufacturing process
US5000273A (en) 1990-01-05 1991-03-19 Norton Company Low melting point copper-manganese-zinc alloy for infiltration binder in matrix body rock drill bits
SE9001409D0 (sv) 1990-04-20 1990-04-20 Sandvik Ab Metod foer framstaellning av haardmetallkropp foer bergborrverktyg och slitdelar
US5049450A (en) 1990-05-10 1991-09-17 The Perkin-Elmer Corporation Aluminum and boron nitride thermal spray powder
US5030598A (en) 1990-06-22 1991-07-09 Gte Products Corporation Silicon aluminum oxynitride material containing boron nitride
US5032352A (en) 1990-09-21 1991-07-16 Ceracon, Inc. Composite body formation of consolidated powder metal part
US5286685A (en) 1990-10-24 1994-02-15 Savoie Refractaires Refractory materials consisting of grains bonded by a binding phase based on aluminum nitride containing boron nitride and/or graphite particles and process for their production
US5240672A (en) 1991-04-29 1993-08-31 Lanxide Technology Company, Lp Method for making graded composite bodies produced thereby
US5150636A (en) 1991-06-28 1992-09-29 Loudon Enterprises, Inc. Rock drill bit and method of making same
US5161898A (en) 1991-07-05 1992-11-10 Camco International Inc. Aluminide coated bearing elements for roller cutter drill bits
JPH05209247A (ja) 1991-09-21 1993-08-20 Hitachi Metals Ltd サーメット合金及びその製造方法
US5232522A (en) 1991-10-17 1993-08-03 The Dow Chemical Company Rapid omnidirectional compaction process for producing metal nitride, carbide, or carbonitride coating on ceramic substrate
US5281260A (en) 1992-02-28 1994-01-25 Baker Hughes Incorporated High-strength tungsten carbide material for use in earth-boring bits
US5311958A (en) 1992-09-23 1994-05-17 Baker Hughes Incorporated Earth-boring bit with an advantageous cutting structure
US5333699A (en) 1992-12-23 1994-08-02 Baroid Technology, Inc. Drill bit having polycrystalline diamond compact cutter with spherical first end opposite cutting end
GB2274467A (en) 1993-01-26 1994-07-27 London Scandinavian Metall Metal matrix alloys
US5373907A (en) 1993-01-26 1994-12-20 Dresser Industries, Inc. Method and apparatus for manufacturing and inspecting the quality of a matrix body drill bit
SE9300376L (sv) 1993-02-05 1994-08-06 Sandvik Ab Hårdmetall med bindefasanriktad ytzon och förbättrat eggseghetsuppförande
US5560440A (en) 1993-02-12 1996-10-01 Baker Hughes Incorporated Bit for subterranean drilling fabricated from separately-formed major components
US6068070A (en) 1997-09-03 2000-05-30 Baker Hughes Incorporated Diamond enhanced bearing for earth-boring bit
KR100330107B1 (ko) 1993-04-30 2002-08-21 더 다우 케미칼 캄파니 조밀화된 미세입자 내화금속 또는 고용체(혼합금속) 탄화물 세라믹
US5467669A (en) 1993-05-03 1995-11-21 American National Carbide Company Cutting tool insert
US5443337A (en) 1993-07-02 1995-08-22 Katayama; Ichiro Sintered diamond drill bits and method of making
US5351768A (en) 1993-07-08 1994-10-04 Baker Hughes Incorporated Earth-boring bit with improved cutting structure
US5439608A (en) 1993-07-12 1995-08-08 Kondrats; Nicholas Methods for the collection and immobilization of dust
US5322139A (en) 1993-07-28 1994-06-21 Rose James K Loose crown underreamer apparatus
US5523152A (en) * 1993-10-27 1996-06-04 Minnesota Mining And Manufacturing Company Organic compounds suitable as reactive diluents, and binder precursor compositions including same
US5441121A (en) 1993-12-22 1995-08-15 Baker Hughes, Inc. Earth boring drill bit with shell supporting an external drilling surface
US5980602A (en) 1994-01-19 1999-11-09 Alyn Corporation Metal matrix composite
US6284014B1 (en) 1994-01-19 2001-09-04 Alyn Corporation Metal matrix composite
US6073518A (en) 1996-09-24 2000-06-13 Baker Hughes Incorporated Bit manufacturing method
US5433280A (en) 1994-03-16 1995-07-18 Baker Hughes Incorporated Fabrication method for rotary bits and bit components and bits and components produced thereby
US5543235A (en) 1994-04-26 1996-08-06 Sintermet Multiple grade cemented carbide articles and a method of making the same
US5778301A (en) 1994-05-20 1998-07-07 Hong; Joonpyo Cemented carbide
US5482670A (en) 1994-05-20 1996-01-09 Hong; Joonpyo Cemented carbide
US5455000A (en) 1994-07-01 1995-10-03 Massachusetts Institute Of Technology Method for preparation of a functionally gradient material
US5506055A (en) 1994-07-08 1996-04-09 Sulzer Metco (Us) Inc. Boron nitride and aluminum thermal spray powder
DE4424885A1 (de) 1994-07-14 1996-01-18 Cerasiv Gmbh Vollkeramikbohrer
US5439068B1 (en) 1994-08-08 1997-01-14 Dresser Ind Modular rotary drill bit
US5606895A (en) 1994-08-08 1997-03-04 Dresser Industries, Inc. Method for manufacture and rebuild a rotary drill bit
US5753160A (en) 1994-10-19 1998-05-19 Ngk Insulators, Ltd. Method for controlling firing shrinkage of ceramic green body
US6051171A (en) 1994-10-19 2000-04-18 Ngk Insulators, Ltd. Method for controlling firing shrinkage of ceramic green body
US5679445A (en) 1994-12-23 1997-10-21 Kennametal Inc. Composite cermet articles and method of making
US5541006A (en) 1994-12-23 1996-07-30 Kennametal Inc. Method of making composite cermet articles and the articles
US5762843A (en) 1994-12-23 1998-06-09 Kennametal Inc. Method of making composite cermet articles
GB9500659D0 (en) 1995-01-13 1995-03-08 Camco Drilling Group Ltd Improvements in or relating to rotary drill bits
US5586612A (en) 1995-01-26 1996-12-24 Baker Hughes Incorporated Roller cone bit with positive and negative offset and smooth running configuration
US5589268A (en) 1995-02-01 1996-12-31 Kennametal Inc. Matrix for a hard composite
DE19512146A1 (de) 1995-03-31 1996-10-02 Inst Neue Mat Gemein Gmbh Verfahren zur Herstellung von schwindungsangepaßten Keramik-Verbundwerkstoffen
DE69612301T2 (de) 1995-05-11 2001-07-05 Anglo Operations Ltd Gesinterte hartmetalllegierung
US5641029A (en) 1995-06-06 1997-06-24 Dresser Industries, Inc. Rotary cone drill bit modular arm
US6453899B1 (en) 1995-06-07 2002-09-24 Ultimate Abrasive Systems, L.L.C. Method for making a sintered article and products produced thereby
US5697462A (en) 1995-06-30 1997-12-16 Baker Hughes Inc. Earth-boring bit having improved cutting structure
US6214134B1 (en) 1995-07-24 2001-04-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method to produce high temperature oxidation resistant metal matrix composites by fiber density grading
US5662183A (en) * 1995-08-15 1997-09-02 Smith International, Inc. High strength matrix material for PDC drag bits
US5641921A (en) 1995-08-22 1997-06-24 Dennis Tool Company Low temperature, low pressure, ductile, bonded cermet for enhanced abrasion and erosion performance
GB2307918B (en) 1995-12-05 1999-02-10 Smith International Pressure molded powder metal "milled tooth" rock bit cone
SE513740C2 (sv) 1995-12-22 2000-10-30 Sandvik Ab Slitstark hårmetallkropp främst för användning vid bergborrning och mineralbrytning
GB9603402D0 (en) 1996-02-17 1996-04-17 Camco Drilling Group Ltd Improvements in or relating to rotary drill bits
US5710969A (en) 1996-03-08 1998-01-20 Camax Tool Co. Insert sintering
US5740872A (en) 1996-07-01 1998-04-21 Camco International Inc. Hardfacing material for rolling cutter drill bits
CA2212197C (en) 1996-08-01 2000-10-17 Smith International, Inc. Double cemented carbide inserts
US5880382A (en) 1996-08-01 1999-03-09 Smith International, Inc. Double cemented carbide composites
US5765095A (en) 1996-08-19 1998-06-09 Smith International, Inc. Polycrystalline diamond bit manufacturing
US6063333A (en) 1996-10-15 2000-05-16 Penn State Research Foundation Method and apparatus for fabrication of cobalt alloy composite inserts
US5904212A (en) 1996-11-12 1999-05-18 Dresser Industries, Inc. Gauge face inlay for bit hardfacing
US5897830A (en) 1996-12-06 1999-04-27 Dynamet Technology P/M titanium composite casting
SE510763C2 (sv) 1996-12-20 1999-06-21 Sandvik Ab Ämne för ett borr eller en pinnfräs för metallbearbetning
JPH10219385A (ja) 1997-02-03 1998-08-18 Mitsubishi Materials Corp 耐摩耗性のすぐれた複合サーメット製切削工具
WO1998040525A1 (de) 1997-03-10 1998-09-17 Widia Gmbh Hartmetall- oder cermet-sinterkörper und verfahren zu dessen herstellung
US5947214A (en) 1997-03-21 1999-09-07 Baker Hughes Incorporated BIT torque limiting device
US5865571A (en) 1997-06-17 1999-02-02 Norton Company Non-metallic body cutting tools
US5967248A (en) 1997-10-14 1999-10-19 Camco International Inc. Rock bit hardmetal overlay and process of manufacture
GB2330787B (en) 1997-10-31 2001-06-06 Camco Internat Methods of manufacturing rotary drill bits
DE19806864A1 (de) 1998-02-19 1999-08-26 Beck August Gmbh Co Reibwerkzeug und Verfahren zu dessen Herstellung
WO1999049174A1 (en) 1998-03-26 1999-09-30 Dresser Industries, Inc. Rotary cone drill bit with improved bearing system
US6220117B1 (en) 1998-08-18 2001-04-24 Baker Hughes Incorporated Methods of high temperature infiltration of drill bits and infiltrating binder
US6241036B1 (en) 1998-09-16 2001-06-05 Baker Hughes Incorporated Reinforced abrasive-impregnated cutting elements, drill bits including same
US6287360B1 (en) 1998-09-18 2001-09-11 Smith International, Inc. High-strength matrix body
GB9822979D0 (en) 1998-10-22 1998-12-16 Camco Int Uk Ltd Methods of manufacturing rotary drill bits
JP3559717B2 (ja) 1998-10-29 2004-09-02 トヨタ自動車株式会社 エンジンバルブの製造方法
GB2384017B (en) 1999-01-12 2003-10-15 Baker Hughes Inc Earth drilling device with oscillating rotary drag bit
US6454030B1 (en) 1999-01-25 2002-09-24 Baker Hughes Incorporated Drill bits and other articles of manufacture including a layer-manufactured shell integrally secured to a cast structure and methods of fabricating same
US6200514B1 (en) 1999-02-09 2001-03-13 Baker Hughes Incorporated Process of making a bit body and mold therefor
US6254658B1 (en) 1999-02-24 2001-07-03 Mitsubishi Materials Corporation Cemented carbide cutting tool
EP1165929A1 (en) 1999-03-03 2002-01-02 Earth Tool Company L.L.C. Method and apparatus for directional boring
US6135218A (en) 1999-03-09 2000-10-24 Camco International Inc. Fixed cutter drill bits with thin, integrally formed wear and erosion resistant surfaces
SE519106C2 (sv) 1999-04-06 2003-01-14 Sandvik Ab Sätt att tillverka submikron hårdmetall med ökad seghet
SE519603C2 (sv) 1999-05-04 2003-03-18 Sandvik Ab Sätt att framställa hårdmetall av pulver WC och Co legerat med korntillväxthämmare
DE60030246T2 (de) 1999-06-11 2007-07-12 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Titanlegierung und verfahren zu deren herstellung
US6322746B1 (en) 1999-06-15 2001-11-27 Honeywell International, Inc. Co-sintering of similar materials
US6375706B2 (en) 1999-08-12 2002-04-23 Smith International, Inc. Composition for binder material particularly for drill bit bodies
JP2003518193A (ja) 1999-11-16 2003-06-03 トリトン・システムズ・インコーポレイテツド 不連続強化金属基複合材料のレーザー加工
US6511265B1 (en) 1999-12-14 2003-01-28 Ati Properties, Inc. Composite rotary tool and tool fabrication method
US6474425B1 (en) 2000-07-19 2002-11-05 Smith International, Inc. Asymmetric diamond impregnated drill bit
US6908688B1 (en) * 2000-08-04 2005-06-21 Kennametal Inc. Graded composite hardmetals
US6592985B2 (en) 2000-09-20 2003-07-15 Camco International (Uk) Limited Polycrystalline diamond partially depleted of catalyzing material
US6408958B1 (en) 2000-10-23 2002-06-25 Baker Hughes Incorporated Superabrasive cutting assemblies including cutters of varying orientations and drill bits so equipped
US6651756B1 (en) 2000-11-17 2003-11-25 Baker Hughes Incorporated Steel body drill bits with tailored hardfacing structural elements
SE522845C2 (sv) 2000-11-22 2004-03-09 Sandvik Ab Sätt att tillverka ett skär sammansatt av olika hårdmetallsorter
US7261782B2 (en) 2000-12-20 2007-08-28 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Titanium alloy having high elastic deformation capacity and method for production thereof
US6454028B1 (en) 2001-01-04 2002-09-24 Camco International (U.K.) Limited Wear resistant drill bit
US6615935B2 (en) * 2001-05-01 2003-09-09 Smith International, Inc. Roller cone bits with wear and fracture resistant surface
ITRM20010320A1 (it) 2001-06-08 2002-12-09 Ct Sviluppo Materiali Spa Procedimento per la produzione di un composito a base di lega di titanio rinforzato con carburo di titanio, e composito rinforzato cosi' ott
EP1308528B1 (en) 2001-10-22 2005-04-06 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Alfa-beta type titanium alloy
US6772849B2 (en) * 2001-10-25 2004-08-10 Smith International, Inc. Protective overlay coating for PDC drill bits
EP1453627A4 (en) 2001-12-05 2006-04-12 Baker Hughes Inc CONSOLIDATED HARD MATERIALS, METHODS OF PRODUCTION AND APPLICATIONS
KR20030052618A (ko) 2001-12-21 2003-06-27 대우종합기계 주식회사 초경합금 접합체의 제조방법
US7381283B2 (en) 2002-03-07 2008-06-03 Yageo Corporation Method for reducing shrinkage during sintering low-temperature-cofired ceramics
JP4280539B2 (ja) 2002-06-07 2009-06-17 東邦チタニウム株式会社 チタン合金の製造方法
US7410610B2 (en) 2002-06-14 2008-08-12 General Electric Company Method for producing a titanium metallic composition having titanium boride particles dispersed therein
US20040007393A1 (en) 2002-07-12 2004-01-15 Griffin Nigel Dennis Cutter and method of manufacture thereof
JP3945455B2 (ja) 2002-07-17 2007-07-18 株式会社豊田中央研究所 粉末成形体、粉末成形方法、金属焼結体およびその製造方法
US6766870B2 (en) 2002-08-21 2004-07-27 Baker Hughes Incorporated Mechanically shaped hardfacing cutting/wear structures
US7250069B2 (en) 2002-09-27 2007-07-31 Smith International, Inc. High-strength, high-toughness matrix bit bodies
US6742608B2 (en) 2002-10-04 2004-06-01 Henry W. Murdoch Rotary mine drilling bit for making blast holes
WO2004053197A2 (en) 2002-12-06 2004-06-24 Ikonics Corporation Metal engraving method, article, and apparatus
US7044243B2 (en) 2003-01-31 2006-05-16 Smith International, Inc. High-strength/high-toughness alloy steel drill bit blank
US20060032677A1 (en) 2003-02-12 2006-02-16 Smith International, Inc. Novel bits and cutting structures
US7048081B2 (en) 2003-05-28 2006-05-23 Baker Hughes Incorporated Superabrasive cutting element having an asperital cutting face and drill bit so equipped
US7270679B2 (en) 2003-05-30 2007-09-18 Warsaw Orthopedic, Inc. Implants based on engineered metal matrix composite materials having enhanced imaging and wear resistance
US20040245024A1 (en) 2003-06-05 2004-12-09 Kembaiyan Kumar T. Bit body formed of multiple matrix materials and method for making the same
US7625521B2 (en) 2003-06-05 2009-12-01 Smith International, Inc. Bonding of cutters in drill bits
US20050084407A1 (en) 2003-08-07 2005-04-21 Myrick James J. Titanium group powder metallurgy
US7395882B2 (en) 2004-02-19 2008-07-08 Baker Hughes Incorporated Casing and liner drilling bits
US7384443B2 (en) 2003-12-12 2008-06-10 Tdy Industries, Inc. Hybrid cemented carbide composites
WO2006073428A2 (en) 2004-04-19 2006-07-13 Dynamet Technology, Inc. Titanium tungsten alloys produced by additions of tungsten nanopowder
US20050211475A1 (en) 2004-04-28 2005-09-29 Mirchandani Prakash K Earth-boring bits
US20060016521A1 (en) 2004-07-22 2006-01-26 Hanusiak William M Method for manufacturing titanium alloy wire with enhanced properties
JP4468767B2 (ja) 2004-08-26 2010-05-26 日本碍子株式会社 セラミックス成形体の割掛率制御方法
US7513320B2 (en) 2004-12-16 2009-04-07 Tdy Industries, Inc. Cemented carbide inserts for earth-boring bits
US7398840B2 (en) 2005-04-14 2008-07-15 Halliburton Energy Services, Inc. Matrix drill bits and method of manufacture
US7687156B2 (en) 2005-08-18 2010-03-30 Tdy Industries, Inc. Composite cutting inserts and methods of making the same
US7776256B2 (en) 2005-11-10 2010-08-17 Baker Huges Incorporated Earth-boring rotary drill bits and methods of manufacturing earth-boring rotary drill bits having particle-matrix composite bit bodies
US7807099B2 (en) 2005-11-10 2010-10-05 Baker Hughes Incorporated Method for forming earth-boring tools comprising silicon carbide composite materials
US7913779B2 (en) 2005-11-10 2011-03-29 Baker Hughes Incorporated Earth-boring rotary drill bits including bit bodies having boron carbide particles in aluminum or aluminum-based alloy matrix materials, and methods for forming such bits
US7802495B2 (en) 2005-11-10 2010-09-28 Baker Hughes Incorporated Methods of forming earth-boring rotary drill bits
US20080202814A1 (en) 2007-02-23 2008-08-28 Lyons Nicholas J Earth-boring tools and cutter assemblies having a cutting element co-sintered with a cone structure, methods of using the same
US7836980B2 (en) 2007-08-13 2010-11-23 Baker Hughes Incorporated Earth-boring tools having pockets for receiving cutting elements and methods for forming earth-boring tools including such pockets

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3757879A (en) * 1972-08-24 1973-09-11 Christensen Diamond Prod Co Drill bits and methods of producing drill bits
US6209420B1 (en) * 1994-03-16 2001-04-03 Baker Hughes Incorporated Method of manufacturing bits, bit components and other articles of manufacture
CN1147286A (zh) * 1994-03-31 1997-04-09 德雷瑟工业公司 具有改良型刀具的旋转钻头
CN1330744A (zh) * 1998-12-18 2002-01-09 桑德维克公司 旋转钻头

Also Published As

Publication number Publication date
RU2429104C2 (ru) 2011-09-20
CA2630914C (en) 2012-08-14
RU2008123052A (ru) 2009-12-20
CA2630914A1 (en) 2007-05-24
US7776256B2 (en) 2010-08-17
WO2007058904A1 (en) 2007-05-24
CN101356031A (zh) 2009-01-28
EP1957223B1 (en) 2013-02-20
US20070102199A1 (en) 2007-05-10
US20100263935A1 (en) 2010-10-21
EP1957223A1 (en) 2008-08-20
US8309018B2 (en) 2012-11-13

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BITS Illll Illlllll Ill Illll Illll Ill Illll Illll Ill Illll Illll Illlll Illl Illl Illl

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