【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种轻质可溶解泡沫铝合金及其制备方法，属于有色金属制备加工。
技术介绍
1、非常规油气资源的勘探开采关系着世界能源的发展格局，也是提高石油采收率的重大需求。目前非常规油气资源开采主要采用水平井压裂技术。在压裂过程中，为达到压裂效果，需要用到暂堵材料暂时封堵套管射孔并适时去除。非常规储层复杂缝网压裂改造常用的暂堵剂包括以暂堵炮眼为主的暂堵球、以暂堵裂缝通道为主的常规类暂堵剂和纤维类暂堵剂、其他新型合成暂堵剂等。
2、近年来，随着可溶解金属这一研究方向的快速技术进步，可溶镁/铝合金暂堵球在暂堵炮眼上获得了长足的发展，但是这类材料存在着密度高、成本贵、溶解速率不可控等问题。另一方面，非常规油气开采中常采用高分子绳结等暂堵剂，存在着强度低、化学和热稳定性差、溶解不完全等问题。随着水平井多段压裂技术在低品位油气藏的广泛应用，目前对于具有可调密度、可控溶解速率、低残留、低成本和高效封堵的暂堵材料的需求迫切。因此，如何实现炮眼和裂缝通道堵得住、堵得稳、堵得准，还需要研发新一代密度低、抗压强度高、溶解可控、化学和热稳定性好的暂堵材料。
3、可溶解泡沫铝合金材料是由可溶解固态金属(主要是铝合金)和封闭孔隙组成的多孔金属复合材料，具有致密表皮极大地提高了材料强度，从而可以承受压裂作用，同时内部由封闭孔结构组成，气体占据了相当大的体积分数。可溶解泡沫铝合金具有低密度、优异的特定重量力学性能和高能量吸收等独特的性能组合。可溶解泡沫铝合金材料的显著特点是密度低且可调，绝对密度可达到0.6g/cm3-1.3g/cm3，
4、us 200710181224 a(公开日：2007年8月9日)中公开了一种组合物，该组合物包括占主要比例的一种或多种活性金属，以及占少量比例的一种或多种合金化产物。主要包含元素周期表第i和ii族中的金属及合金化产物，例如，功能合金镓(ga)、铟(in)、锌(zn)、铋(bi)和铝(al)。该组合物的特征在于其在特定的条件下可控制其活性和可降解速率，但是由于材料具有很强的金属特性，抗压强度仅能达到几十兆帕。所以在保证腐蚀速率的前提下，如何有效地提高力学性能，是需要下一步考虑的因素。
5、中国专利cn101560619a(公开日：2009年10月21日)涉及一种制备可降解合金的方法，包括添加一种或多种合金化产物到铝或铝合金熔体中，得到可溶性合金，但并未涉及机械性能。
6、cn114959522a专利公开了一种高强夹心结构泡沫铝材料的时效处理方法，抗压强度从4.0mpa提高到4.9mpa。抗压强度略有提升，但效果并不明显。
7、cn110468313b专利公开了一种高强度闭孔泡沫铝合金及其制备方法，该闭孔泡沫铝合金的化学成分及重量百分比为：mg：0.3～0.6％，zn：5.0～8.3％，cu：0.5～1.2％，ca：1.5～2.5％，y：0.05～0.10％，余量为al。该方法制备的泡沫铝合金抗压强度在18-32mpa之间。这个方法在泡沫铝中引入zn、mg、cu、ca元素，可在孔壁基体中形成大量共晶网状al-zn-mg-cu-ca析出相，有效强化基体，提高泡沫金属的压缩屈服强度，但对抗拉强度等力学性能并未提及。
8、公开号cn116005046a(公布日2023.04.25)的专利技术专利申请公开了一种高延伸率可溶铝合金及其制备方法，设计制备了一种al-mg-cu-ga-in-sn-bi的高延伸率可溶铝合金，该可溶铝合金的化学成分为：mg0.5～1.5％、cu 0.1～0.5％、ga 0.5～1.5％、in 0.5～1.2％、sn 0.5～1.8％和bi 0.5～1％，余量为al。合金有较快的溶解速率和接近30％的延伸率，适用于分段压裂中加工压裂球和桥塞工具等材料。
9、授权公告号为cn114717456b(公布日2022.07.08)的专利技术专利公开了一种高温可溶铝合金、制备方法及用途。该专利技术设计了一种al-mg-ga-in-sn的可溶铝合金，其化学成分为：mg 1.5％、ga 0.1％、in 0.7％、sn0.6％，余量为al和不可避免的杂质元素，该合金具备较快的溶解速率和接近30％的延伸率。
10、以上这些相关专利集中于2个方面：一是可溶解铝合金的制备，创新性集中体现在可溶解合金成分的调整、可溶解合金体的制备和可溶解合金的力学与溶解性能，但是基本关注于棒材，未涉及任何泡沫材；二是泡沫铝合金材料的制备，但是基本关注于力学性能，不涉及泡沫铝合金与溶解性能相关的研究。
11、因此，针对现有油气开采用压裂暂堵剂强度与溶解速率不足、密度高等问题，需要研发一种新型的可溶解泡沫铝合金材料，以具有高强度、高孔隙率和低密度特性，同时具备可溶铝合金的可控溶解性能和优异的力学性能。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种新型的可溶解泡沫铝合金，尤其是用于页岩油气开采暂堵的可溶解泡沫铝合金及其制备方法。
2、本专利技术的一个方面是关于一种可溶解泡沫铝合金，其特征在于：该可溶解泡沫铝合金的化学成分及重量百分比为：mg：3.0～9.0wt.％；cu：0.5～5.0wt.％；zr：0.05～1.0wt.％；in：0.05～3wt.％；ga：0.5～5wt.％；sn：0.05～1.5wt.％；ti：0.05～2.0wt.％；余量为al。
3、在一种实施中，该可溶解泡沫铝合金中的in+ga+sn的重量百分比在1.4～7.0wt.％之间；优选地在2.7～6.8wt.％之间；更优选地在3.1～6.8wt.％之间。
4、在一种实施方式中，该可溶解泡沫铝合金的成分及重量百分比为mg的含量为3.0～7.0wt.％；cu的含量为0.7～4.0wt.％；zr的含量为0.1～0.5wt.％；in的含量为0.2～2.0wt.％；ga的含量为1.0～4.0wt.％；sn的含量为0.2～1.2wt.％；ti：0.05～1.0wt.％；余量为al。
5、在一种实施方式中，该可溶解泡沫铝合金的成分及重量百分比为：mg的含量为3.5～7.0wt.％；cu的含量为1.2～2.0wt.％；zr的含量为0.2～0.8wt.％；in的含量为1.0～2.0wt.％；ga的含量为2.0～2.5wt.％；sn的含量为0.3～1.2wt.％；ti元素的含量为0.05～1.0wt.％；余量为al。
6、在一种实施方式中，可溶解泡沫铝合金当孔隙率为60％-70％时，抗压强度不低于67本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可溶解泡沫铝合金，其中，所述可溶解泡沫铝合金的化学成分及重量百分比为：Mg：3.0～9.0wt.％；Cu：0.5～5.0wt.％；Zr：0.05～1.0wt.％；In：0.05～3wt.％；Ga：0.5～5wt.％；Sn：0.05～1.5wt.％，Ti：1.00～2.0wt.％；余量为Al。
2.根据权利要求1所述的可溶解泡沫铝合金，其中，所述可溶解泡沫铝合金的化学成分及重量百分比为：Mg：3.0～7.0wt.％；Cu：0.7～4.0wt.％；Zr：0.1～0.5wt.％；In：0.2～2.0wt.％，Ga：1.0～4.0wt.％，Sn：0.2～1.2wt.％，Ti：1.00～2.0wt.％；余量为Al。
3.根据权利要求1或2所述的可溶解泡沫铝合金，其中，所述可溶解泡沫铝合金中的In+Ga+Sn的重量百分比在1.4～7.0wt.％之间；优选地在2.7～6.8wt.％之间；更优选地在3.1～6.8wt.％之间。
4.根据权利要求1或2所述的可溶解泡沫铝合金，其中，当所述可溶解泡沫铝合金的孔隙率为60％-70％时，其抗压强度不低于67MP
5.根据权利要求1或2所述的可溶解泡沫铝合金，其特征在于：泡沫球体具有致密的铝合金外表皮，内部具有无序分布的封闭孔隙，孔径范围为1-6mm。
6.一种制备可溶解泡沫铝合金的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括步骤(5)：待所述坯料充型完全后将所述模具拿出冷却，降至室温脱模后即得到一种可溶解泡沫铝合金材料；或者
8.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(2)中的铸锭要求符合：抗压强度为1329-1420MPa，抗拉强度为120-240MPa，延伸率为1-10％，在90℃的1％KCl溶液中腐蚀速率为70-150mg/(h·cm2)。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(3)中，所述增粘剂的加入量为可溶解泡沫铝合金重量的0.8～2.5wt.％，增粘搅拌转速为400-600rpm；
10.权利要求1至4中任一项所述的可溶解泡沫铝合金材料在制备油气开采压裂暂堵材料中应用。
...【技术特征摘要】
1.一种可溶解泡沫铝合金，其中，所述可溶解泡沫铝合金的化学成分及重量百分比为：mg：3.0～9.0wt.％；cu：0.5～5.0wt.％；zr：0.05～1.0wt.％；in：0.05～3wt.％；ga：0.5～5wt.％；sn：0.05～1.5wt.％，ti：1.00～2.0wt.％；余量为al。
2.根据权利要求1所述的可溶解泡沫铝合金，其中，所述可溶解泡沫铝合金的化学成分及重量百分比为：mg：3.0～7.0wt.％；cu：0.7～4.0wt.％；zr：0.1～0.5wt.％；in：0.2～2.0wt.％，ga：1.0～4.0wt.％，sn：0.2～1.2wt.％，ti：1.00～2.0wt.％；余量为al。
3.根据权利要求1或2所述的可溶解泡沫铝合金，其中，所述可溶解泡沫铝合金中的in+ga+sn的重量百分比在1.4～7.0wt.％之间；优选地在2.7～6.8wt.％之间；更优选地在3.1～6.8wt.％之间。
4.根据权利要求1或2所述的可溶解泡沫铝合金，其中，当所述可溶解泡沫铝合金的孔隙率为60％-70％时，其抗压强度不低于67mpa；在90...
【专利技术属性】
技术研发人员：李宏祥，周铭浩，王辉，熊双，吕昭平，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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