[发明专利]用于金属基复合材料工具的机械互锁增强颗粒

权利要求书

1.一种金属基复合材料(MMC)工具，其包括：

具有硬质复合材料部分的主体，所述硬质复合材料部分包括分散在粘合剂材料中的增强颗粒，其中所述增强颗粒中的至少一些包括单体颗粒结构，所述单体颗粒结构包括芯部，所述芯部具有与所述芯部成整体的不规则外表面特征结构。

2.根据权利要求1所述的MMC工具，其中所述不规则外表面特征结构包括从所述芯部向外延伸的正外表面特征结构。

3.根据权利要求1所述的MMC工具，其中所述不规则外表面特征结构包括向内延伸到所述芯部中或限定在所述芯部上的负外表面特征结构。

4.根据权利要求1所述的MMC工具，其中所述芯部是实心结构。

5.根据权利要求1所述的MMC工具，其中所述芯部是多孔或半多孔的。

6.根据权利要求1所述的MMC工具，其中所述增强颗粒中的所述至少一些呈现选自由以下各项组成的具有尖锐的、倒圆的或倒角的顶点以及其任何组合的横截面形状：圆形、卵形体、卵形、椭圆形、三角形、正方形、矩形、平行四边形、梯形、四边形、五边形、六边形、八边形、正多边形、不规则多边形或其任何组合。

7.根据权利要求1所述的MMC工具，其中所述不规则外表面特征结构包括由蚀刻处理产生的多孔或半多孔的外表面特征结构。

8.根据权利要求7所述的MMC工具，其中所述增强颗粒中的所述至少一些的一些或全部经受基于扩散的工艺，所述工艺将每个增强颗粒的至少一部分转化为陶瓷或金属间化合物。

9.根据权利要求1所述的MMC工具，其中所述增强颗粒中的所述至少一些的一些或全部经由增材制造工艺印刷。

10.根据权利要求9所述的MMC工具，其中所述增强颗粒中的所述至少一些的所述一些或全部被印刷并且随后经受基于扩散的工艺，所述工艺将每个增强颗粒的至少一部分转化为陶瓷或金属间化合物。

11.根据权利要求1所述的MMC工具，其中所述增强颗粒中的所述至少一些的一些或全部被处理，使得每个增强颗粒的外表面表现出与所述芯部不同的热膨胀系数，并且其中所述不规则外表面特征结构是由于所述芯部与所述外表面之间的热膨胀系数不匹配而形成的负特征结构。

12.根据权利要求11所述的MMC工具，其中所述负特征结构在使所述增强颗粒中的所述至少一些的所述一些或全部经受热处理之后形成。

13.根据权利要求1所述的MMC工具，其中所述增强颗粒中的所述至少一些的一些或全部由较大的三维结构形成，所述三维结构被粉碎以形成所述增强颗粒中的所述至少一些的所述一些或全部。

14.根据权利要求1所述的MMC工具，其中所述不规则外表面特征结构与所述粘合剂材料机械互锁。

15.一种钻头，其包括：

钻头体；以及

多个切割元件，所述多个切割元件耦接到所述钻头体的外部，其中所述钻头体的至少一部分包括硬质复合材料部分，所述硬质复合材料部分包括分散在粘合剂材料中的增强颗粒，

其中所述增强颗粒中的至少一些包括单体颗粒结构，所述单体颗粒结构包括芯部，所述芯部具有与所述芯部成整体的不规则外表面特征结构。

16.根据权利要求15所述的钻头，其中所述不规则外表面特征结构包括从所述芯部向外延伸的正表面特征结构和向内延伸到所述芯部中或限定在所述芯部上的负外表面特征结构中的至少一者。

17.根据权利要求15所述的钻头，其中所述不规则外表面特征结构包括由蚀刻处理产生的多孔或半多孔的外表面特征结构。

18.根据权利要求15所述的钻头，其中所述增强颗粒中的所述至少一些的一些或全部经由增材制造工艺印刷。

19.根据权利要求15所述的钻头，其中所述增强颗粒中的所述至少一些的一些或全部被处理，使得每个增强颗粒的外表面表现出与所述芯部不同的热膨胀系数，并且其中所述不规则外表面特征结构是由于所述芯部与所述外表面之间的热膨胀系数不匹配而形成的负特征结构。

20.一种钻探组件，其包括：

钻柱，所述钻柱可从钻探平台延伸并进入井筒中；

钻头，所述钻头附接到所述钻柱的端部处；以及

泵，所述泵流体连接到所述钻柱并且被配置来使钻井液循环到所述钻头并且通过所述井筒，其中所述钻头包括：

钻头体；以及

多个切割元件，所述多个切割元件耦接到所述钻头体的外部，其中所述钻头体的至少一部分包括硬质复合材料部分，所述硬质复合材料部分包括分散在粘合剂材料中的增强颗粒，

其中所述增强颗粒中的至少一些包括单体颗粒结构，所述单体颗粒结构包括芯部，所述芯部具有与所述芯部成整体的不规则外表面特征结构。