【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料，尤其涉及一种高强高塑可溶镁合金及其制备方法。
技术介绍
1、随着能源结构转型的加速和非常规油气资源的开发，页岩气、致密油气等非常规能源正逐渐成为全球能源生产的重要组成部分。在这些资源的开采过程中，水平井分段压裂技术成为提高油气采收率和产量的关键技术。该技术需要通过暂堵工具对井段进行隔离，以维持施工压力并确保压裂施工的精准性。然而，传统的暂堵工具通常由钢、铸铁或复合材料制成，压裂完成后需要通过机械方式清除，不仅耗时耗力，还容易出现卡钻、堵塞等问题，增加了作业成本和风险。
2、可溶镁合金作为一种新型材料，因其密度低、比强度高、良好的加工性能和溶解速度快的特点，逐渐成为分段压裂暂堵工具的理想选择。可溶镁合金暂堵工具能够在压裂完成后通过溶解自行去除，避免了传统清理方式的复杂性，大幅提升作业效率，减少施工周期，同时降低了后期维护成本。因此，可溶镁合金首先需要具有较高的强度，能够在压裂施工期间确保中层段间的有效隔离，并且需要具有较快的溶解速度，在施工完成后能够快速溶解，不产生大块残渣，可以迅速进行后续采油作业。然而目前一系列高强可溶镁合金塑性都较低(≤10％)，加工性能较差，这严重限制了可溶镁合金的大规模工业化应用。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种高强高塑可溶镁合金及其制备方法，用以解决现有的可溶镁合金用作暂堵工具时塑性差、强度低、溶解速度快等问题中至少一个。
2、第一方面，本专利技术提供了一种高强高塑可溶镁合金，所述的
3、进一步的，所述的高强高塑可溶镁合金的组分以质量百分比计包括：zn:4～8％、y:1～2％、ni:0.2～0.5％、cu:0.5～1.5％、zr:0.2～0.4％、x:0.5～1％。
4、进一步的，zn/y为4～6。
5、进一步的，所述的高强高塑可溶镁合金微观组织包括α-mg基体、mg3zn6y准晶相、mg12yzn相、mgzncu相和mg2ni相，晶粒尺寸为5～30μm。
6、进一步的，高强高塑可溶镁合金的抗拉强度大于270mpa，屈服强度大于180mpa，延伸率大于14％，在93℃、3％kcl溶液中的腐蚀速率大于25mg/cm2*h。
7、第二方面，本专利技术提供了一种上述的高强高塑可溶镁合金的制备方法，包括如下步骤：
8、(1)按照质量百分比，称取各原料备用；
9、(2)熔炼：在保护气下，将纯镁熔化后，升温至740～760℃，依次加入纯锌、mg-y中间合金、mg-ni中间合金或纯镍、纯铜、mg-zr中间合金、mg-x中间合金或纯x，搅拌，静置，得到熔体；
10、(3)铸造：将所述的熔体降温至720～740℃时进行铸造；
11、(4)均匀化处理：将合金在400～450℃下保温10～30h均匀化处理；
12、(5)热挤压：将均匀化处理的铸坯进行热挤压；
13、(6)将热挤压后的棒料进行固溶时效处理，得到所述的高强高塑可溶镁合金。
14、进一步的，步骤(2)中，当熔体中ni和cu总含量＞2％时，在熔体中加入电磁搅拌，搅拌速度为200～300rpm。
15、进一步的，步骤(3)中，铸造为模铸或半连续铸造。
16、进一步的，步骤(5)中，所述的热挤压时挤压速度为0.1～3m/min，挤压温度为250～400℃，挤压比为10～40:1。
17、进一步的，步骤(6)中，固溶的温度为420～500℃，时间为5～10h，时效时间为150～250℃，时间为1～50h。
18、与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
19、(1)本专利技术的高强高塑可溶镁合金通过加入zn、y形成高强度的i相(mg3zn6y)和w相(mg12yzn)，显著提高了合金的室温和高温强度；通过适量i相和w相的存在增强晶界结合力，提高了合金的塑性；通过添加zn、cu、ni等高电化学活性元素，增强了基体与第二相之间的电位差，并且在镁合金中析出mgzncu、mg2ni等高电位析出相，从而显著提高镁合金的溶解速率；通过添加ca、sn和in元素增加了电偶腐蚀的驱动力，有效提升了合金的整体溶解速率；通过添加y、in和sn提高了熔体的流动性，减少了铸造缺陷(如气孔、偏析和热裂纹)，显著改善了铸件质量；通过添加zr、ca和cu元素细化了合金的晶粒组织，改善了凝固时第二相分布，提高了合金的强度和塑性；通过添加sn和ca元素改善了动态再结晶行为，降低了热加工中的变形抗力，显著优化了加工性能。
20、(2)本专利技术的制备方法通过合金化、凝固、均匀化、挤压及热处理时的工艺变化，可以控制i相和w相的尺寸、形貌、分布和体积分数，进而实现可溶镁合金强度和塑性的同步提升；通过改变cu、ni元素含量和凝固挤压工艺优化，可以控制这些高电位析出相的数量、尺寸、形貌和分布特征，从而控制可溶镁合金的溶解速率；
21、(3)本专利技术的高强高塑可溶镁合金的抗拉强度大于270mpa，例如，抗拉强度为270～380mpa，屈服强度大于180mpa，例如，屈服强度为180～250mpa，延伸率大于14％，例如，延伸率为14～30％，在93℃、3％kcl溶液中的腐蚀速率大于25mg/cm2*h，例如，25～150mg/cm2*h。
22、本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高强高塑可溶镁合金，其特征在于，所述的高强高塑可溶镁合金的组分以质量百分比计包括：Zn:3～8％、Y:0.5～2.5％、Ni:0.1～2％，Cu:0.1～2％、Zr:0～0.5％、X:0～2％，其中，Zn/Y＞3，X为Ca、Sn、In中的一种，余量为Mg及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高强高塑可溶镁合金，其特征在于，所述的高强高塑可溶镁合金的组分以质量百分比计包括：Zn:4～8％、Y:1～2％、Ni:0.2～0.5％、Cu:0.5～1.5％、Zr:0.2～0.4％、X:0.5～1％。
3.根据权利要求1或2所述的一种高强高塑可溶镁合金，其特征在于，Zn/Y为4～6。
4.根据权利要求1或2所述的一种高强高塑可溶镁合金，其特征在于，所述的高强高塑可溶镁合金微观组织包括α-Mg基体、Mg3Zn6Y准晶相、Mg12YZn相、MgZnCu相和Mg2Ni相，晶粒尺寸为5～30μm。
5.根据权利要求1或2所述的一种高强高塑可溶镁合金，其特征在于，高强高塑可溶镁合金的抗拉强度大于270MPa，屈服强度大于180MPa，延
6.一种权利要求1-5任一项所述的高强高塑可溶镁合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，当熔体中Ni和Cu总含量＞2％时，在熔体中加入电磁搅拌，搅拌速度为200～300rpm。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，铸造为模铸或半连续铸造。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述的热挤压时挤压速度为0.1～3m/min，挤压温度为250～400℃，挤压比为10～40:1。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，固溶的温度为420～500℃，时间为5～10h，时效时间为150～250℃，时间为1～50h。
...【技术特征摘要】
1.一种高强高塑可溶镁合金，其特征在于，所述的高强高塑可溶镁合金的组分以质量百分比计包括：zn:3～8％、y:0.5～2.5％、ni:0.1～2％，cu:0.1～2％、zr:0～0.5％、x:0～2％，其中，zn/y＞3，x为ca、sn、in中的一种，余量为mg及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高强高塑可溶镁合金，其特征在于，所述的高强高塑可溶镁合金的组分以质量百分比计包括：zn:4～8％、y:1～2％、ni:0.2～0.5％、cu:0.5～1.5％、zr:0.2～0.4％、x:0.5～1％。
3.根据权利要求1或2所述的一种高强高塑可溶镁合金，其特征在于，zn/y为4～6。
4.根据权利要求1或2所述的一种高强高塑可溶镁合金，其特征在于，所述的高强高塑可溶镁合金微观组织包括α-mg基体、mg3zn6y准晶相、mg12yzn相、mgzncu相和mg2ni相，晶粒尺寸为5～30μm。
5.根据权利要求1或2所述的一种高...
【专利技术属性】
技术研发人员：周晓舟，孟利，张宁，杨勇，
申请(专利权)人：钢铁研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。