n、Zr、Nb、Mo、Hf 和 / 或 Ta。8. 根据前述任何一项权利要求的烧结碳化物材料，其中所述材料包含具有一种或多种 残余压应力的粘合剂相。9. 根据权利要求8的烧结碳化物材料，其中该粘合剂相具有约-5MPa至约IOOMPa的一 种或多种残余压应力。10. 根据权利要求8或9中任一项所述的烧结碳化物材料，其中所述粘合剂相包含含有 Co、Re、W和C的粘合剂材料。11. 根据权利要求8或9任一项的烧结碳化物材料，其中所述粘合剂相包含粘合剂材 料，该粘合剂材料包括Fe、Co和Ni中的一项或多项和Re，碳和W的固溶体。12. 根据前述权利要求任一项的烧结碳化物材料，其中所述碳化物相包含WC ;和烧结 碳化物材料具有的以kA/m计的矫顽力Hc等于或小于由下式给出的值： HC = IOXDwc0.62， 所述矫顽力Hc作为基于碳化物显微组织的EBSD图确定的以ym计的WC平均晶粒尺 IDw。的函数。13. 根据前述权利要求中的任一项烧结碳化物材料，其中所述材料在室温下和在至多 约500°C的升高温度下具有大于约5500MPa的压缩强度。14. 根据权利要求13的烧结碳化物材料，其中该材料具有维氏硬度，且在300°C的硬度 下降为至多约12%。15. 根据前述权利要求中任一项的烧结碳化物材料，其中所述材料具有维氏硬度，并且 其中在500°C的硬度下降为至多约21%。16. 根据前述权利要求中任一项的烧结碳化物材料，其中所述材料的杨氏模量高于约 700GPa〇17. 根据前述权利要求中任一项的烧结碳化物材料，其中通过以GPa计的维氏硬度乘 以以MPa m1/2计的断裂韧性计算出的硬度-韧性系数高于约190。18. 根据前述权利要求中的任一项的烧结碳化物材料，包含具有粘合剂材料的粘合剂 相，该粘合剂材料包含在固溶体中和/或以碳化物化合物形式的至少约〇. 1重量％到至多 约5重量％的V、Cr、Ta、Ti、Mo、Zr、Nb和Hf中的一种或多种。19. 根据前述权利要求中的任一项烧结碳化物材料，其中所述材料包含至少约0. 01重 量％和至多约2重量％的Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt中一种或多种。20. -种多晶超硬结构，包含： 包含权利要求1 一 19中任一项的烧结碳化物材料的基材；和 沿界面接合到基材的多晶超硬材料本体。21. 根据权利要求20的多晶超硬结构，其中多晶超硬材料本体包含多晶金刚石（PCD) 材料。22. 根据权利要求20的多晶超硬结构，其中多晶超硬材料本体包含PCBN。23. -种适用于钻进土中的旋转钻头的刀具，包含含有权利要求1 一 19中任一项的烧 结碳化物材料的基材，该基材接合到多晶超硬材料本体。24. -种PCD元件，用于钻进土中的旋转剪切钻头，用于冲击钻头，或用于沥青降解或 采矿的镐，包括刀具元件，该刀具元件包含接合到权利要求1至19中任一项的烧结碳化物 材料本体的多晶超硬材料本体。25. -种用于钻进土中的钻头或钻头部件，包括如权利要求24所述的P⑶元件。26. 制造权利要求1 一 19中任一项的烧结碳化物材料的方法，该方法包括： 一研磨烧结碳化物混合物，该烧结碳化物混合物含有WC和碳、以及Re、Co、Ni和/或 Fe和任选晶粒生长抑制剂，所述晶粒生长抑制剂包含V、Cr、Ta、Ti、Mo、Zr、Nb和Hf或其碳 化物中的一种或多种； 一从混合物压制烧结碳化物制品； 一在高于约1450°C的温度下在真空中烧结该制品约1到10分钟，且在Ar (HIP)压力下 烧结约5到120分钟；和 一将所述制品从烧结温度冷却到约1300摄氏度CC )。27. 根据权利要求26的方法，其中冷却所述制品的步骤包括在含有惰性气体，氮气，氢 气或它们的混合物的一种或多种的气氛中，以约0. 2至2度每分钟的冷却速度冷却所述制 品。28. 根据权利要求26的方法，其中冷却所述制品的步骤包括在真空中以约0. 2至2度 每分钟的冷却速度冷却所述制品。29. 根据权利要求26至28中任一项所述的方法，其中研磨该烧结碳化物混合物的步骤 包括研磨含有约0. 5至约8重量％的Re的一种或多种碳化物以形成包含约0. 5到约8重 量％ Re的烧结碳化物材料。30. -种再利用权利要求1 一 19中任一项的烧结碳化物材料的方法，该方法包括：在 保护气氛中与液体Zn熔化碳化物材料，使Zn蒸发以形成所得产物；和研磨所得到的产物从 而从该产物回收Re。31. -种再利用权利要求1 一 19中任一项的烧结碳化物材料的方法，该方法包括：使 烧结碳化物材料经受酸浸出混合物以从烧结碳化物材料除去粘合剂相；和从除去的粘合剂 相化学回收Co和Re。32. -种再利用权利要求1 一 19中任一项的烧结碳化物材料的方法，该方法包括烧结 碳化物材料的氧化以溶解碳化物、Re和Co,和回收Re。33. -种在高压部件中使用烧结碳化物材料用于合成金刚石或c-BN或制造的多晶金 刚石或c-BN的用途，所述高压部件在高于5GPa的压力和高于IIOO tC的温度下操作，其中所 述烧结碳化物材料包含： 一种或多种金属的碳化物，其为第二碳化物相的形式，或溶于所述材料中的粘合剂相， 所述一种或多种金属包含Ti、V、Cr、Mn、Zr、Nb、Mo、Hf和/或Ta ; 约0. 5至约8重量％的Re和约3至约10重量％ Co ; 烧结碳化物材料的等效总碳（ETC)含量相对于WC为约6. 3重量％至约6. 9重量％ 该烧结碳化物材料基本上不含n相和游离碳。34. 根据权利要求33所述的烧结碳化物材料的用途，其中所述烧结碳化物材料包含约 0. 5至约6重量％的Re。35. 根据权利要求33或34中任一项所述的烧结碳化物材料的用途，其中所述材料中的 WC具有小于约0. 6 y m的平均晶粒尺寸。36. 根据权利要求33至35中的任一项所述的烧结碳化物材料的用途，其中所述烧结碳 化物材料具有标称纯Co的磁饱和的至少约40%到约80%的磁饱和。37. 根据权利要求33至36中任一项所述的烧结碳化物材料的用途，其中由具有至少为 约0.1 ym到至多约10 ym的平均晶粒尺寸的碳化物晶粒形成所述碳化物相。38. 根据权利要求33至37中任一项所述的烧结碳化物材料的用途，其中所述烧结碳化 物材料具有从约2kA/m变化到约70kA/m的相关磁矫顽力。39. 根据权利要求33至38中任一项所述的烧结碳化物材料的用途，其中所述碳化物相 包含WC。40. 根据权利要求33至39中任一项所述的烧结碳化物材料的用途，所述烧结碳化物材 料包含粘合剂相，该粘合剂相具有包含Co、Re、W和C的粘合剂材料。41. 根据权利要求33至39中任一项所述的烧结碳化物材料的用途，所述烧结碳化物材 料包含粘合剂相，该粘合剂相具有粘合剂材料，该粘合剂材料包含Fe、Co和Ni中的一种或 多种和Re，碳和W的固溶体。42. 根据权利要求33至41中任一项所述的烧结碳化物材料的用途，其中所述碳化物相 包含WC ;和烧结碳化物材料具有的以kA/m计的矫顽力Hc等于或小于由下式给出的值： HC = IOXDwc0.62， 所述矫顽力Hc作为基于碳化物显微组织的EBSD图确定的以ym计的WC平均晶粒尺 IDw。的函数。43. 根据权利要求33至42中任一项所述的烧结碳化物材料的用途，其中所述材料具有 维氏硬度，并且其中相比在室温下，在300°C下的硬度下降是至多20%。44. 根据权利要求43所述的烧结碳化物材料的用途，其中在300°C下所述硬度下降为 至多17%。45. 根据权利要求33至44中任一项所述的烧结碳化物材料的用途，其中该材料具有维 氏硬度，并且其中在500°C的硬度下降为至多30%。46. 根据权利要求45中所述的烧结碳化物材料的用途，其中在500°C的所述硬度下降 为至多27%。47. 根据权利要求33至46中任一项所述的烧结碳化物材料的用途，其中通过以GPa计 的维氏硬度乘以以MPa m1/2计的断裂韧性计算出的硬度-韧性系数高于150。48. 根据权利要求33至47中任一项所述的烧结碳化物材料的用途，其中所述材料包含 具有粘合剂材料的粘合剂相，该粘合剂材料包含固溶体中和/或碳化物化合物形式的至少 约〇.1重量％到至多约5重量％的￥、0、了3、11、]\1〇、2厂他和1^中一种或多种。49. 根据权利要求33至48中任一项所述的烧结碳化物材料的用途，其中所述材料包含 至少约0. 01重量％到至多约2重量％的Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt中的一种或多种。50. -种烧结碳化物材料，基本上如前面参照任意实施方案描述的那样，所述实施方案 示于附图中。51. -种生产烧结碳化物材料的方法，基本上如前面参照任意实施方案描述的那样，所 述实施方案示于附图中。
【专利摘要】一种烧结碳化物材料，包含WC、约3至约10重量％的Co和约0.5至约8重量％Re。所述烧结碳化物材料的等效总碳(ETC)含量相对于WC是约6.3重量％至约6.9重量％，且所述烧结碳化物材料基本上不含η相和游离碳。还公开了制造这种材料的方法和这种材料的用途。
【IPC分类】C22C29/08, C22C29/06, C22C26/00, E21B10/42
【公开号】CN105074029
【申请号】CN201480017790
【发明人】I·Y·肯雅辛, B·H·里斯, F·F·拉驰曼
【申请人】六号元素有限责任公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2014年2月10日
【公告号】EP2954082A2, WO2014122306A2, WO2014122306A3