超硬材料網

　　申請號：201580028873.6
　　申請人：貝克休斯公司
　　發明人：M·W·伯德

　　摘要： 一種形成聚晶金剛石的方法包括將金剛石顆粒、一氧化碳和二氧化碳包封在容器中。使包封的金剛石顆粒、一氧化碳和二氧化碳經受至少4.5GPa的壓力和至少1400℃的溫度，以在金剛石顆粒之間形成晶間鍵。切削元件包括聚晶金剛石材料，所述聚晶金剛石材料包括相互鍵合的金剛石晶粒。聚晶金剛石材料基本上不含石墨碳和金屬化合物。聚晶金剛石材料展示出至少約3.49g/cm3的密度和至少約1000GPa的模量。鉆地工具可以包括這樣一種固定到主體上的切削元件。 　　主權利要求：1.一種形成聚晶金剛石的方法，其包括：將金剛石顆粒、一氧化碳和二氧化碳包封在容器中；以及使所述包封的金剛石顆粒、一氧化碳和二氧化碳經受至少4.5GPa的壓力和至少1400℃的溫度，以在所述金剛石顆粒之間形成晶間鍵。
　　2.根據權利要求1所述的方法，其中，將金剛石顆粒、一氧化碳和二氧化碳包封在容器中包括將金剛石顆粒、一氧化碳、二氧化碳和惰性氣體包封在容器中。
　　3.根據權利要求1所述的方法，其中，將金剛石顆粒、一氧化碳和二氧化碳包封在容器中進一步包括從所述容器中除去氧氣和水中的至少一者。
　　4.根據權利要求1所述的方法，其中，將金剛石顆粒、一氧化碳和二氧化碳包封在容器中包括將金剛石顆粒、一氧化碳、二氧化碳和基材包封在容器中。
　　5.根據權利要求1所述的方法，其中，使所述包封的金剛石顆粒、一氧化碳和二氧化碳經受至少4.5GPa的壓力和至少1400℃的溫度包括優先使來自所述金剛石顆粒的石墨氧化。
　　6.根據權利要求5所述的方法，其中，優先使來自所述金剛石顆粒的石墨氧化包括將石墨轉化為一氧化碳。
　　7.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括：將所述一氧化碳的至少一部分轉化為金剛石，以至少部分地形成所述晶間鍵。
　　8.根據權利要求1所述的方法，其中，將金剛石顆粒、一氧化碳和二氧化碳包封在容器中包括：將所述金剛石顆粒放入所述容器中；將其中具有所述金剛石顆粒的所述容器放置在包括一氧化碳和二氧化碳的環境中；以及在包括所述一氧化碳和二氧化碳的所述環境中密封所述容器，以在所述密封的容器內包含一氧化碳和二氧化碳。
　　9.根據權利要求8所述的方法，其中，在包括所述一氧化碳和二氧化碳的所述環境中密封所述容器包括將所述容器的各部分之間的界面暴露于激光輻照以密封所述容器。
　　10.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括：將所述一氧化碳的分壓與所述二氧化碳的分壓的比率選擇為約5.0×10-3或更小。
　　11.根據權利要求10所述的方法，其中，將所述一氧化碳的分壓與所述二氧化碳的分壓的比率選擇為約5.0×10-3或更小包括將所述一氧化碳的分壓與所述二氧化碳的分壓的比率選擇為在約3.0×10-3至約5.0×10-3的范圍內。
　　12.根據權利要求1所述的方法，其中，使所述包封的金剛石顆粒、一氧化碳和二氧化碳經受至少4.5GPa的壓力和至少1400℃的溫度包括使所述包封的金剛石顆粒、一氧化碳和二氧化碳經受反應系數小于石墨氧化的平衡常數且大于金剛石氧化的平衡常數的條件，其中：所述反應系數被定義為對于包括固態石墨、氣態一氧化碳和氣態二氧化碳的材料的質量，石墨氧化的所述平衡常數被定義為其中所述固態石墨、所述氣態一氧化碳或所述氣態二氧化碳的質量不發生凈變化；以及對于包括固態金剛石、氣態一氧化碳和氣態二氧化碳的材料的質量，金剛石氧化的所述平衡常數被定義為其中所述固態金剛石、所述氣態一氧化碳或所述氣態二氧化碳的質量不發生凈變化。
　　13.一種用于鉆地工具中的切削元件，所述切削元件包括通過一種方法形成的聚晶金剛石材料，所述方法包括：將金剛石顆粒、一氧化碳和二氧化碳包封在容器中；以及使所述包封的金剛石顆粒、一氧化碳和二氧化碳經受至少4.5GPa的壓力和至少1400℃的溫度，以在所述金剛石顆粒之間形成晶間鍵。
　　14.根據權利要求13所述的切削元件，其中，所述聚晶金剛石材料基本上不含金屬。
　　15.根據權利要求13所述的切削元件，其中，所述聚晶金剛石材料展示出至少約1000GPa的模量。
　　16.一種包括聚晶金剛石材料的切削元件，所述聚晶金剛石材料包括相互鍵合的金剛石晶粒，其中，所述聚晶金剛石材料基本上不含石墨碳和金屬化合物，且其中，所述聚晶金剛石材料展示出至少約3.49g/cm3的密度和至少約1000GPa的模量。
　　17.根據權利要求16所述的切削元件，其進一步包括：固定到所述聚晶金剛石材料的基材。
　　18.根據權利要求17所述的切削元件，其中，所述基材包括具有與所述聚晶金剛石材料的化學組成不同的化學組成的材料。
　　19.一種包括固定到主體上的根據權利要求16所述的切削元件的鉆地工具。
　　20.根據權利要求19所述的鉆地工具，其中，所述鉆地工具包括鉆地旋轉鉆頭。