石油鉆井用可溶性鎂合金材料研究.pdf

1、為開(kāi)發(fā)石油鉆井用可溶性鎂合金材料，通過(guò)重力鑄造方法制備了鑄態(tài)Mg-7Gd-3Dy-2Zn、Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金，并分別對(duì)兩種稀土鎂合金進(jìn)行了固溶工藝和時(shí)效工藝的優(yōu)化，研究了不同熱處理工藝下合金的組織、物相、力學(xué)性能及高溫腐蝕性能的差異及原因；此外，本文對(duì)擠壓態(tài)AZ80+Ni合金進(jìn)行了顯微組織及力學(xué)性能分析，用失重法評(píng)測(cè)了中性和酸性環(huán)境下該合金的腐蝕速率。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴鑄態(tài)Mg-7Gd-3Dy-2Zn合

2、金組織主要由α-Mg、18R-LPSO及針狀Mg3Zn3RE2組成，抗拉強(qiáng)度193MPa，屈服強(qiáng)度127MPa，延伸率6.0％，高溫腐蝕失重率6.03mg/cm2/h；合金經(jīng)530℃×10h固溶處理后，基體新增薄片狀14H-LPSO，抗拉強(qiáng)度有所下降，高溫腐蝕失重率1.69 mg/c m2/h，相比于鑄態(tài)下降了72%；合金經(jīng)225℃×48h人工時(shí)效后由Mg3Zn3RE2相、Mg12ZnRE及(Mg,Zn)5Gd組成，抗拉強(qiáng)度221MPa

3、，屈服強(qiáng)度151MPa，延伸率4.1%，高溫腐蝕失重率1.07 mg/c m2/h，相比固溶態(tài)下降36.7%。⑵鑄態(tài)Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金由α-Mg、樹(shù)枝晶Mg24(Gd,Y)5、顆粒狀Mg3(Gd,Y)及少量Zr顆粒組成，抗拉強(qiáng)度200MPa，屈服強(qiáng)度108 MPa，延伸率5.5%，高溫腐蝕失重率8.83 mg/cm2/h；515℃×8h固溶處理后合金由α-Mg、顆粒狀Mg5(Gd,Y)、晶界處片狀β相組成，抗拉強(qiáng)度22

4、7MPa，屈服強(qiáng)度114MPa，延伸率8.6%，高溫腐蝕失重率3.39 mg/c m2/h，相對(duì)鑄態(tài)合金下降了62.5%；225℃×36 h時(shí)效態(tài)合金由α-Mg、顆粒狀Mg5(Gd,Y)及過(guò)渡相β″、β′組成，抗拉強(qiáng)度305MPa，屈服強(qiáng)度239MPa，延伸率1.1%，高溫腐蝕速率1.34mg/cm2/h，相對(duì)于固溶態(tài)合金下降60.5%。⑶擠壓態(tài)AZ80+Ni合金由α-Mg、Al2MnNi、均勻分布于基體上的團(tuán)聚條狀、不規(guī)則塊狀、月牙狀

5、Mg17Al12相組成，合金抗拉強(qiáng)度330MPa，屈服強(qiáng)度240MPa，延伸率4.7%。合金在90℃中性溶液中失重率隨浸泡時(shí)間延長(zhǎng)而下降（介于126.21-159.80mg/cm2/h），在70℃、50℃中性溶液中隨浸泡時(shí)間延長(zhǎng)先上升后分別在90mg/cm2/h、42mg/cm2/h上下波動(dòng)。合金在90℃酸性溶液中失重率隨時(shí)間延長(zhǎng)而下降（介于144.99-206.70mg/c m2/h），70℃、50℃下浸泡的合金失重率分別在109mg