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官方微信摘要 申请号：201480072405.4申请人：史密斯国际有限公司发明人：D·R·霍尔R·B·克罗克特N·坎农D&...
申请号：201480072405.4申请人：史密斯国际有限公司
发明人：D·R·霍尔 R·B·克罗克特 N·坎农 D·诺里斯 M·K·凯沙维安
摘要：一种切割元件可以包括：包括多个金属碳化物颗粒并具有第一金属结合剂含量的第一金属结合剂的基体；位于所述切割元件一端的多晶金刚石材料外层，所述多晶金刚石材料包括多个互连的金刚石颗粒以及设置在所述互连的金刚石颗粒之间的多个间隙区域，所述多个间隙区域包含具有第二金属结合剂含量的第二金属结合剂。所述切割元件还包括在基体和外层之间的至少一个过渡区域，所述至少一个过渡区域包括多个耐熔金属碳化物颗粒和具有第三金属结合剂含量的第三金属结合剂，所述第三金属结合剂含量小于第一金属结合剂含量和第二金属结合剂含量。
2.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述至少一个过渡区域在其 最厚点处具有第一厚度，所述第一厚度小于外层在其最厚点处的第二厚度。
3.如权利要求2所述的切割元件，其中，所述第二厚度至少为所述第 一厚度的两倍。
4.如权利要求1所述的切割元件，其中，由多晶金刚石材料构成的外 层具有非平面的上表面。
5.如权利要求4所述的切割元件，其中，所述非平面的上表面终止于 滚圆顶端。
6.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述至少一个过渡区域包括 小于5重量百分比的金刚石含量，最高可达95重量百分比的耐熔金属碳化 物含量，所述第三金属结合剂含量为约1到2重量百分比。
7.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述至少一个过渡区域包括 至少两个过渡区域，其中，所述至少两个过渡区域中的一个与所述外层相 邻，且包括大于10重量百分比的金刚石含量、小于89重量百分比的耐熔 金属碳化物含量，而且包括具有约1到8重量百分比的第四金属结合剂含 量的第四金属结合剂。
8.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述多晶金刚石材料还包括 设置在所述多个间隙区域中的耐熔金属。
9.如权利要求8所述的切割元件，其中，所述多晶金刚石材料包括最 高可达95重量百分比的金刚石含量、至少5重量百分比的第二金属结合剂 含量以及最高可达5重量百分比的耐熔金属含量。
10.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述基体包括至少85重量 百分比的金属碳化物含量，且所述第一金属结合剂含量为至少6重量百分 比。
11.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述耐熔金属碳化物的耐熔 金属是选自以下组中的至少一种：钨，钛，钽，铌，锆以及它们的混合物。
12.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述多个互连的金刚石颗粒 具有约0.5至100微米的平均颗粒尺寸。
13.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述多个耐熔金属碳化物颗 粒具有小于10微米的晶粒尺寸。
14.如权利要求1所述的切割元件，其中，所述至少一个过渡区域具有 比基体更高的硬度和更高的强度。
15.一种形成切割元件的方法，包括：邻近于一个或多个过渡体积的耐熔金属颗粒与碳源的混合物放置一体 积的金刚石晶粒，所述一个或多个过渡体积包括第一过渡体积，所述第一 过渡体积具有占所述第一过渡体积的总重量的至少60重量百分比的耐熔金 属颗粒；邻近于所述一个或多个过渡体积且与所述体积的金刚石晶粒相反地放 置包括多个碳化物颗粒与金属结合剂的金属碳化物基体材料；以及将所述体积的金刚石晶粒、一个或多个过渡体积、和金属碳化物基体 材料暴露于高压/高温烧结条件下，以形成附连到基体上的烧结多晶金刚石 体，在所述烧结多晶金刚石体与基体之间具有至少一个过渡区域。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述高压条件包括约45至90 千巴。
17.如权利要求15所述的方法，其中，第一过渡体积包括占所述第一 过渡体积的总重量的最高可达90重量百分比的耐熔金属颗粒。
18.如权利要求15所述的方法，其中，所述第一过渡体积邻近所述体 积的金刚石晶粒，并且所述一个或多个过渡体积包括邻近所述金属碳化物 基体材料的第二过渡体积。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述第一过渡体积包括占所述 第一过渡体积的总重量的少于80重量百分比的耐熔金属颗粒，并且所述第 二过渡体积包括占所述第二过渡体积的总重量的至少80重量百分比的耐熔金属颗粒。
20.如权利要求15所述的方法，其中，所述耐熔金属颗粒具有小于5 微米的颗粒尺寸。
21.如权利要求15所述的方法，其中，所述过渡区域包括多个耐熔金 属碳化物颗粒和金属结合剂，所述耐熔金属碳化物颗粒具有约1-15微米的颗粒尺寸。
22.如权利要求15所述的方法，其中，所述碳源包括多个金刚石颗粒。
23.一种井下切割工具，包括：工具主体，以及固定到所述工具主体上的如权利要求1所述的至少一个切割元件。
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