【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于镁合金，具体涉及一种高强速溶稀土镁合金及其制备方法。
技术介绍
1、中国致密气、致密油和页岩气等非常规能源较为丰富，具有非常好的勘探开采前景。上述非常规能源通常存在于不同深度的地层中，需要采用特殊的勘探和开采技术来提取。目前主流的开采技术为水平井分段压裂技术，可实现同时对多个地层的改造来提高单井产能，从而提高油田产量和施工效率。该技术的一个关键部件是压裂工具，包括压裂球、球座、桥塞和滑套等。该工具在压裂过程中需要具有较快的溶解速度以及较高的力学性能，其性能的好坏可直接影响施工效率。
2、在压裂技术中，压裂球具有两个主要作用：(1)用于打开各级滑套，以便对各产层岩石进行压裂；(2)起到隔断压裂液体和压力的作用。在岩石产层完成压裂后，需要泄压井内油管，以便后续油气生产。通常的处理方法是利用地层压力将压裂球返排出井口，或使用钻具将滑套球座及压裂球钻除。然而，这些方法存在局限性，如受地层压力和现场施工压力的影响，可能导致压裂球卡位返排不成功；另一种方法则是使用钻具将压裂球钻掉，但会延长施工周期，并增加成本和风险。
3、因此，开发一种压裂球材料，能够承受高压和井下环境，并在压裂结束后自行分解，对于降低施工风险、成本，缩短施工周期，提高施工效率至关重要。镁合金是密度最低的金属结构材料，具有比强度高、散热好、减震性好、易机加工等优点，此外，镁合金由于具有较低的电极电位，易被易腐蚀，在质轻和易溶解方面有着天然的优势，是开采井下工具最常用的理想材料。然而，如何进一步提高其强度和可控降解速度仍然是限制其广泛应用
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高强速溶稀土镁合金，具有良好的降解性能，能够快速降解，同时具备较高的抗压强度和屈服强度，可大规模应用于生产压裂井下工具构件，如压裂球、球座、桥塞等部件制造。本专利技术还提供一种高强速溶稀土镁合金的制备方法。
2、本专利技术为解决上述问题所采用的技术方案如下：
3、一种高强速溶稀土镁合金，按重量百分比计包括如下成分：zn 0.2％～6.0％，cu1.0％～3.0％，ni 0.2％～5.0％，re 0.5％～5.0％，余量为mg以及不可避免的杂质；所述re为稀土金属元素。
4、进一步的，所述re为gd。
5、本专利技术还提供一种高强速溶稀土镁合金的制备方法，包括以下步骤：
6、s1.配料：按权利要求1所述的镁合金成分及重量百分比进行配料；
7、s2.熔炼铸造：将步骤s1所述配料进行熔炼，而后铸造得到镁合金铸锭；
8、s3.均匀化处理：将步骤s2得到的镁合金铸锭进行均匀化处理；
9、s4.热挤压成形：将经过均匀化处理后的镁合金铸锭进行挤压，得到镁合金棒材。
10、进一步的，步骤s1中，以镁锭、锌锭、镁铜中间合金、镁镍中间合金以及稀土合金作为原料，按权利要求1所述的镁合金成分及重量百分比进行配料。
11、进一步的，步骤s2中，所述熔炼铸造采用半连续铸造工艺浇铸得到镁合金铸锭。
12、进一步的，步骤s2中，所述熔炼铸造为在保护气体下将镁锭、锌锭熔化，随后升温至700℃～750℃，再加入镁铜中间合金和镁镍中间合金，搅拌至完全熔化并静置10～20min，最后加入稀土合金，充分搅拌熔体并静置5～10min，打渣后，采用半连续铸造工艺浇铸得到镁合金铸锭。
13、进一步的，所述的保护气体为sf6与co2的混合气体。
14、进一步的，步骤s3中，所述均匀化处理为将所述的镁合金铸锭在300℃～420℃条件下保温8～30h。
15、进一步的，步骤s4中，挤压温度为350℃～450℃，挤压速度为0.2mm/s～4mm/s，挤压比为8～20。
16、进一步的，还包括：将步骤s4中挤压得到的镁合金棒材进行时效热处理。
17、进一步的，所述时效热处理的条件为：在180℃～270℃下保温15～180h。
18、本专利技术具有如下有益效果：
19、本专利技术提供的镁合金具有良好的降解性能，能够快速降解，同时具备较高的抗压强度和屈服强度，可大规模应用于生产压裂井下工具构件，如压裂球、球座、桥塞等部件制造。本专利技术还提供一种高强速溶稀土镁合金的制备方法，本专利技术采用半连续铸造工艺、均匀化处理及挤压工艺，获得了抗拉强度高达415mpa，抗拉强度高达290mpa的高力学性能以及良好的降解速率的镁合金。
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1.一种高强速溶稀土镁合金，其特征在于，按重量百分比计包括如下成分：Zn 0.2％～6.0％，Cu 1.0％～3.0％，Ni 0.2％～5.0％，RE 0.5％～5.0％，余量为Mg以及不可避免的杂质；所述RE为稀土金属元素。
2.一种权利要求1所述的高强速溶稀土镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的高强速溶稀土镁合金的制备方法，其特征在于，步骤S1中，以镁锭、锌锭、镁铜中间合金、镁镍中间合金以及稀土合金作为原料，按权利要求1所述的镁合金成分及重量百分比进行配料。
4.根据权利要求2所述的高强速溶稀土镁合金的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述熔炼铸造采用半连续铸造工艺浇铸得到镁合金铸锭。
5.根据权利要求4所述的高强速溶稀土镁合金的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述熔炼铸造为在保护气体下将镁锭、锌锭熔化，随后升温至700℃～750℃，再加入镁铜中间合金和镁镍中间合金，搅拌至完全熔化并静置10～20min，最后加入稀土合金，充分搅拌熔体并静置5～10min，打渣后，采用半连续铸造工艺浇铸得到镁合
6.根据权利要求5所述的高强速溶稀土镁合金的制备方法，其特征在于，所述的保护气体为SF6与CO2的混合气体。
7.根据权利要求2所述的高强速溶稀土镁合金的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述均匀化处理为将所述的镁合金铸锭在300℃～420℃条件下保温8～30h。
8.根据权利要求2所述的高强速溶稀土镁合金的制备方法，其特征在于，步骤S4中，挤压温度为350℃～450℃，挤压速度为0.2mm/s～4mm/s，挤压比为8～20。
9.根据权利要求2所述的高强速溶稀土镁合金的制备方法，其特征在于，还包括：将步骤S4中挤压得到的镁合金棒材进行时效热处理。
10.根据权利要求9所述的高强速溶稀土镁合金的制备方法，其特征在于，所述时效热处理的条件为：在180℃～270℃下保温15～180h。
...【技术特征摘要】
1.一种高强速溶稀土镁合金，其特征在于，按重量百分比计包括如下成分：zn 0.2％～6.0％，cu 1.0％～3.0％，ni 0.2％～5.0％，re 0.5％～5.0％，余量为mg以及不可避免的杂质；所述re为稀土金属元素。
2.一种权利要求1所述的高强速溶稀土镁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的高强速溶稀土镁合金的制备方法，其特征在于，步骤s1中，以镁锭、锌锭、镁铜中间合金、镁镍中间合金以及稀土合金作为原料，按权利要求1所述的镁合金成分及重量百分比进行配料。
4.根据权利要求2所述的高强速溶稀土镁合金的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述熔炼铸造采用半连续铸造工艺浇铸得到镁合金铸锭。
5.根据权利要求4所述的高强速溶稀土镁合金的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述熔炼铸造为在保护气体下将镁锭、锌锭熔化，随后升温至700℃～750℃，再加入镁铜中间合金和镁镍中间合金，搅拌至完全熔...
【专利技术属性】
技术研发人员：李远发，徐涛，杨晓炜，刘志翔，朱军华，宋卓能，陈善荣，
申请(专利权)人：嘉瑞科技惠州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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