CN106929726B - 一种可降解镁合金井下工具底座材料及其制备方法 - Google Patents
一种可降解镁合金井下工具底座材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106929726B CN106929726B CN201710089851.1A CN201710089851A CN106929726B CN 106929726 B CN106929726 B CN 106929726B CN 201710089851 A CN201710089851 A CN 201710089851A CN 106929726 B CN106929726 B CN 106929726B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnesium alloy
- downhole tool
- degradable
- magnesium
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 38
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 25
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 18
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 17
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 13
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 claims description 13
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 11
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 11
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 8
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 8
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 7
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 2
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001051 Magnalium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019752 Mg2Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- -1 calcirm-fluoride Chemical compound 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L magnesium fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Mg+2] ORUIBWPALBXDOA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001635 magnesium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- PALNZFJYSCMLBK-UHFFFAOYSA-K magnesium;potassium;trichloride;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[K+] PALNZFJYSCMLBK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000003223 protective agent Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
- C22C23/04—Alloys based on magnesium with zinc or cadmium as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
本发明属于可降解镁合金材料制备领域，用于油气田开发，具体公布了一种可降解镁合金井下工具底座材料及其制备方法。按照设计配方比例称取Zn、Zr、Si、Mg金属进行按工艺制备，得到的铸锭加工成圆柱状后的目标合金材料，然后由该材料进行加工成指定结构形态。按照本发明配方以及工艺制得的镁合金，结晶形态良好、力学强度高、在含电解质的溶液中可以溶解，利用可溶镁合金制造压裂施工用工具，工具在完成工作任务后自行在井下消融，然后混在液体中通过管道反排出，能完全降解，不存在易卡涩、堵塞通道问题，从而省去钻磨回收工序，降低工程难度，提高施工效率。
Description
技术领域
本发明属于可降解镁合金材料制备领域，具体为一种可降解镁合金井下工具底座材料及其制备方法。
背景技术
中国低渗透油气资源丰富，具有很大的勘探开发潜力。近几十年来，在低渗透砂岩、海相碳酸盐岩、火山岩勘探方面取得了很大的发现，形成了国际一流的开发配套技术。低渗透油气田开发成熟技术有注水、压裂、注气等。
未来油气产量的稳产、增产将更多地依赖于这些低渗透非常规油气资源。油气资源大多分布于不同深度的地层中，采用多层多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，从而提高施工效率。
开发这些非常规油气资源必须依靠水力压裂、酸压等储层改造工艺技术，其中采用井下工具进行的多层多段压裂是目前普遍使用的一项技术。
多层多段压裂中，层段间需使用封隔工具（如压裂球、桥塞）分隔后逐层进行压裂改造，待所有层段施工完成后再将封隔工具返排出井筒，以便打通井道实现油、气的开采。
目前，常用封隔工具大多由钢材制得，存在钻铣困难、耗时长、钻后粉末、碎块不易返排等缺点。
作为第一代的钢铁材料因为比重大，存在返排困难；第二代复合材料，尽管解决了比重大的问题，但是因为不能完全降解，存在易卡涩，堵塞通道问题，而且原材料生产与加工需依赖进口，费用昂贵；在井下开采过程中并不能完全降解，存在易卡涩的特点。
而本申请旨在提供第三代可降解材料，可广泛用于石油开采领域，具有超越第二代材料性能，能完全降解，不存在易卡涩，堵塞通道问题，并能够降低生产成本，主要用在井下工具的底座材料加工零件装配上。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题，提供一种可降解镁合金井下工具底座材料及其制备方法，利用可溶镁合金制造压裂施工用工具，工具在完成工作任务后自行在井下消融，然后混在液体中通过管道反排出，能完全降解，不存在易卡涩、堵塞通道问题，从而省去钻磨回收工序，降低工程难度，提高施工效率。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种可降解镁合金井下工具底座材料，所述可降解镁合金井下工具底座材料组成成分以及各成分的质量分数含量如下：
锌（Zn）：5%-10%；
锆（Zr）：0.01%-0.75%；
硅（Si）：0.005-0.6%；
余量为镁（Mg），以上各组分质量分数之和为100%。
一种优选的情况下，所述可降解镁合金井下工具底座材料组成成分以及各成分的质量分数含量为：
锌（Zn）：6.5%-8%；
锆（Zr）：0.01%-0.45%；
硅（Si）：0.005-0.4%；
余量为镁（Mg），以上各组分质量分数之和为100%。
优选的，所述可降解镁合金井下工具底座材料用于生产油气田开采过程中的压裂施工用可消融工具底座。
本发明另一技术方案，利用以上配方和组分的一种可降解镁合金井下工具底座材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼准备：将坩埚内部清洗干净，吊入电阻炉内，开启电炉，至坩埚加热暗红色，表面撒上二号熔剂；
（2）加料炼制：按质量比例准备原料，加料顺序如下：均匀加入镁锭使之熔化，金属锌材料可随镁锭一起加入；金属锆材料先与镁做成中间合金MgZr30；MgZr30、金属硅材料放在炉台上预热，温度到达770℃加入MgZr30合金材料，温度到达780℃加入金属硅材料，均匀搅拌使溶液合金化；
（3）中间取样：取样检测化学成分，合格后封盖静置约一小时；
（4）铸棒成型：待步骤（3）中取样合格后，在730℃采用半连续浇铸成铸棒；
（5）材料检测：炉后取样检测化学成分、力学性能、金相组织，测试腐蚀速率。
优选的，在步骤（2）加料炼制过程中，整过过程充分搅拌熔液，并抛洒二号熔剂灭火，使熔液合金化。
优选的，在步骤（2）加料炼制过程中，MgZr30、金属硅材料放在炉台上预热时，采用热电偶测量熔体温度。
优选的，在步骤（3）中间取样前，温度在760℃精炼，抛洒五号熔剂，均匀搅拌使合金液光亮后，再进行取样操作。
优选的，步骤（2）加料炼制中的镁（Mg）、锌（Zn）、锆（Zr）、硅（Si）金属的纯度≥99.9%。
优选的，步骤（1）熔炼准备中，电炉加热坩埚的温度控制在680-780℃。
二号熔剂（RJ-2）是氯化钾、氯化镁、氯化钡等氯化物高温熔炼混合而成的共熔体，也可通过光卤石和氧化镁加入少量的氯化钡灼烧或其它方法合成，可用于镁合金或铝镁合金等含镁合金的生产。高温熔炼金属镁时，块状镁极易氧化而燃烧，在出炉时，加入适量粉状二号熔剂可阻止金属镁的燃烧；在精炼金属镁时，加入二号熔剂进行精炼，可从熔融液中沉淀出杂质氧化物和氮化物，因此二号熔剂可用于镁及镁合金的精炼剂和保护剂；此外二号熔剂还可用于镁铝合金焊接剂和金属助熔剂。二号熔剂的用途不同，其中各组分的含量也不同，而且在熔炼过程中可能会引入其他杂质或残留未反应的原料，因此需对二号熔剂中氧化镁的含量进行测定。
五号熔剂（RJ-5）是氯化钾、氯化镁、氯化钡、氟化镁、氟化钙等氟、氯化物高温熔炼混合而成的共熔体，该熔剂借助表面张力作用，在镁熔体表面形成一层连续、完整的覆盖层，隔绝空气和水汽，防止镁的氧化和燃烧。同时该熔剂对夹杂物具有良好的湿润、吸附能力，并利用熔剂与金属的密度差，把金属夹杂物随同熔剂从熔体中排除。能起到很好灭火、精炼、排渣、分离等作用。
本发明的有益效果：本发明提供了一种可降解镁合金井下工具底座材料及其制备方法，利用可溶镁合金制造压裂施工用工具，工具在完成工作任务后自行在井下消融，然后混在液体中通过管道反排出，能完全降解，不存在易卡涩、堵塞通道问题，从而省去钻磨回收工序，降低工程难度，提高施工效率。
本发明以镁为基础材料，金属锌材料与镁结合析出强化相，提高合金强度，提高合金的拉伸性能；提高含量主要是提高合金的腐蚀速率。金属锆材料添加在合金中主要起显著细化合金铸造组织晶粒的作用，提高组织的均匀性和性能的稳定性。金属硅材料添加至镁合金中可提高熔融金属的流动性，提高合金的腐蚀性，与镁生成Mg2Si具有高熔点、低密度、高弹性模量和低热膨胀系数，是一种非常有效的强化相。
附图说明
图1是圆柱铸棒产品直径圆心处（0.5D，放大200倍）的金相图。
图2是圆柱铸棒产品直径四分之一处（0.25D，放大200倍）的金相图。
图3是材料腐蚀曲线图。图中G线处刻度以左边坐标为准；其他的刻度以右边坐标为准（右边坐标值是实际测量值的5倍，用于放大显示腐蚀速率）。
图4是材料的力学性能拉伸曲线图。
补充说明：
以上金相图的实际组分配比为实施例①Mg-7.0Zn-0.03Zr-0.02Si；实施例②Mg-6.8Zn-0.3 Zr-0.05Si金相图类似①，故省略。
实施例①的腐蚀速率为11 mg/cm2.h，实施例②的腐蚀速率为14 mg/cm2.h。
实施例①抗拉强度为198.2MPa,屈服强度为111.2MPa,延伸率为10.2，硬度为70.5HBW；实施例②抗拉强度为201.5MPa,屈服强度为102.3MPa,延伸率为9.6，硬度为65.3HBW。
实际组分配比为①Mg-7.0Zn-0.03Zr-0.02Si；前端数字代表为质量分数，即 Mg-7.0Zn-0.03Zr-0.02Si：表示质量分数为7.0%的Zn，0.03%的Zr，0.02%的Si，余量为Mg，总质量分数为100%。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
实施例①：
本实施例提供一种制造可降解镁合金材料，具体质量组分：
Zn:7.0%，Zr:0.03%，Si:0.02%，余量为Mg，以上各组分质量分数加微量杂质之和为100%。
利用以上配方和组分的一种可降解镁合金井下工具底座材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼准备：将坩埚内部清洗干净，吊入电阻炉内，开启电炉，电炉加热坩埚的温度控制在680-780℃，至坩埚加热暗红色，表面撒上二号熔剂；
（2）加料炼制：按质量比例准备原料，加料顺序如下：均匀加入镁锭使之熔化，金属锌材料可随镁锭一起加入；金属锆材料先与镁做成中间合金MgZr30；MgZr30、金属硅材料放在炉台上预热，采用热电偶测量熔体温度，温度到达770℃加入MgZr30合金材料，温度到达780℃加入金属硅材料，均匀搅拌使溶液合金化；整过过程充分搅拌熔液，并抛洒二号熔剂灭火，使熔液合金化；
（3）中间取样：取样检测化学成分，合格后封盖静置约一小时；取样前，温度在760℃精炼，抛洒五号熔剂，均匀搅拌使合金液光亮后，再进行取样操作；
（4）铸棒成型：待步骤（2）中取样合格后，在730℃采用半连续浇铸成铸棒；
（5）材料检测：炉后取样检测化学成分、力学性能、金相组织，测试腐蚀速率。
优选的，步骤（2）加料炼制中的镁（Mg）、锌（Zn）、锆（Zr）、硅（Si）金属的纯度≥99.9%。
产品的性能以及检测参数见附图1-4。
实施例②：
本实施例提供一种制造可降解镁合金材料，具体质量组分：
Zn:6.8%，Zr:0.3%，Si:0.05%，余量为Mg，以上各组分质量分数加微量杂质之和为100%。
利用以上配方和组分的一种可降解镁合金井下工具底座材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼准备：将坩埚内部清洗干净，吊入电阻炉内，开启电炉，电炉加热坩埚的温度控制在680-780℃，至坩埚加热暗红色，表面撒上二号熔剂；
（2）加料炼制：按质量比例准备原料，加料顺序如下：均匀加入镁锭使之熔化，金属锌材料可随镁锭一起加入；金属锆材料先与镁做成中间合金MgZr30；MgZr30、金属硅材料放在炉台上预热，采用热电偶测量熔体温度，温度到达770℃加入MgZr30合金材料，温度到达780℃加入金属硅材料，均匀搅拌使溶液合金化；整过过程充分搅拌熔液，并抛洒二号熔剂灭火，使熔液合金化；
（3）中间取样：取样检测化学成分，合格后封盖静置约一小时；取样前，温度在760℃精炼，抛洒五号熔剂，均匀搅拌使合金液光亮后，再进行取样操作；
（4）铸棒成型：待步骤（3）中取样合格后，在730℃采用半连续浇铸成铸棒；
（5）材料检测：炉后取样检测化学成分、力学性能、金相组织，测试腐蚀速率。
优选的，步骤（2）加料炼制中的镁（Mg）、锌（Zn）、锆（Zr）、硅（Si）金属的纯度≥99.9%。
产品的性能以及检测参数见附图3-4。
通过检测，产品力学性能抗拉强度：大于180MPa；屈服强度：大于80 MPa；延伸率：大于8%，布氏硬度：大于50HBW；腐蚀速率：材料在3%氯化钾溶液中，恒温92℃，腐蚀24小时后为6-16mg/cm2.h。材料通过客户试用，比第二代成本降低，且性能和腐蚀效果满足要求，能完全降解，不存在易卡涩、堵塞通道问题，现场试用效果达到理想状态。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种可降解镁合金井下工具底座材料，其特征在于，所述可降解镁合金井下工具底座材料组成成分以及各成分的质量分数含量如下：
锌（Zn）：5%-10%；
锆（Zr）：0.01%-0.75%；
硅（Si）：0.02-0.6%；
余量为镁（Mg），以上各组分质量分数之和为100%；
所述可降解镁合金井下工具底座材料用于生产油气田开采过程中的压裂施工用可消融工具底座；
所述可降解镁合金井下工具底座材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）熔炼准备：将坩埚内部清洗干净，吊入电阻炉内，开启电炉，至坩埚加热暗红色，表面撒上二号熔剂；
（2）加料炼制：按质量比例准备原料，加料顺序如下：均匀加入镁锭使之熔化，金属锌材料随镁锭一起加入；金属锆材料先与镁做成中间合金MgZr30；MgZr30、金属硅材料放在炉台上预热，温度到达770℃加入MgZr30合金材料，温度到达780℃加入金属硅材料，均匀搅拌使溶液合金化；
（3）中间取样：取样检测化学成分，合格后封盖静置约一小时；
（4）铸棒成型：待步骤（3）中取样合格后，在730℃采用半连续浇铸成铸棒；
（5）材料检测：炉后取样检测化学成分、力学性能、金相组织，测试腐蚀速率。
2.根据权利要求1所述的一种可降解镁合金井下工具底座材料，其特征在于，所述可降解镁合金井下工具底座材料组成成分以及各成分的质量分数含量为：
锌（Zn）：6.5%-8%；
锆（Zr）：0.01%-0.45%；
硅（Si）：0.02-0.4%；
余量为镁（Mg），以上各组分质量分数之和为100%。
3.根据权利要求1或2所述的一种可降解镁合金井下工具底座材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）熔炼准备：将坩埚内部清洗干净，吊入电阻炉内，开启电炉，至坩埚加热暗红色，表面撒上二号熔剂；
（2）加料炼制：按质量比例准备原料，加料顺序如下：均匀加入镁锭使之熔化，金属锌材料随镁锭一起加入；金属锆材料先与镁做成中间合金MgZr30；MgZr30、金属硅材料放在炉台上预热，温度到达770℃加入MgZr30合金材料，温度到达780℃加入金属硅材料，均匀搅拌使溶液合金化；
（3）中间取样：取样检测化学成分，合格后封盖静置约一小时；
（4）铸棒成型：待步骤（3）中取样合格后，在730℃采用半连续浇铸成铸棒；
（5）材料检测：炉后取样检测化学成分、力学性能、金相组织，测试腐蚀速率。
4.根据权利要求3所述的一种可降解镁合金井下工具底座材料的制备方法，其特征在于，在步骤（2）加料炼制过程中，整过过程充分搅拌熔液，并抛洒二号熔剂灭火，使熔液合金化。
5.根据权利要求3所述的一种可降解镁合金井下工具底座材料的制备方法，其特征在于，在步骤（2）加料炼制过程中，MgZr30、金属硅材料放在炉台上预热时，采用热电偶测量熔体温度。
6.据权利要求3所述的一种可降解镁合金井下工具底座材料的制备方法，其特征在于，在步骤（3）中间取样前，温度在760℃精炼，抛洒五号熔剂，均匀搅拌使合金液光亮后，再进行取样操作。
7.据权利要求3所述的一种可降解镁合金井下工具底座材料的制备方法，特征在于，步骤（2）加料炼制中的镁（Mg）、锌（Zn）、锆（Zr）、硅（Si）金属的纯度≥99.9%。
8.据权利要求3所述的一种可降解镁合金井下工具底座材料的制备方法，特征在于，步骤（1）熔炼准备中，电炉加热坩埚的温度控制在680-780℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710089851.1A CN106929726B (zh) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | 一种可降解镁合金井下工具底座材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710089851.1A CN106929726B (zh) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | 一种可降解镁合金井下工具底座材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106929726A CN106929726A (zh) | 2017-07-07 |
| CN106929726B true CN106929726B (zh) | 2018-06-29 |
Family
ID=59423336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710089851.1A Expired - Fee Related CN106929726B (zh) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | 一种可降解镁合金井下工具底座材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106929726B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110952013B (zh) * | 2019-12-24 | 2020-12-29 | 岳阳宇航新材料有限公司 | 一种可降解镁合金井下工具桥塞材料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101798651A (zh) * | 2010-04-06 | 2010-08-11 | 重庆大学 | 一种高性能变形镁合金材料 |
| CN102512711A (zh) * | 2006-09-22 | 2012-06-27 | 友和安股份公司 | 由生物可降解金属构成的植入物及其制造方法 |
| CN104438422A (zh) * | 2014-09-28 | 2015-03-25 | 洛阳镁鑫合金制品有限公司 | 一种zk61m镁合金板轧制工艺 |
| RU2554269C1 (ru) * | 2014-03-03 | 2015-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Сплав на основе магния и изделие, выполненное из него |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3204572B2 (ja) * | 1993-06-30 | 2001-09-04 | 株式会社豊田中央研究所 | 耐熱マグネシウム合金 |
-
2017
- 2017-02-20 CN CN201710089851.1A patent/CN106929726B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102512711A (zh) * | 2006-09-22 | 2012-06-27 | 友和安股份公司 | 由生物可降解金属构成的植入物及其制造方法 |
| CN101798651A (zh) * | 2010-04-06 | 2010-08-11 | 重庆大学 | 一种高性能变形镁合金材料 |
| RU2554269C1 (ru) * | 2014-03-03 | 2015-06-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Сплав на основе магния и изделие, выполненное из него |
| CN104438422A (zh) * | 2014-09-28 | 2015-03-25 | 洛阳镁鑫合金制品有限公司 | 一种zk61m镁合金板轧制工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106929726A (zh) | 2017-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104651691B (zh) | 快速降解镁合金材料及其制造方法和应用 | |
| CN108251721B (zh) | 一种高强可降解铝合金及其制备方法、应用 | |
| CN106868368B (zh) | 一种可降解镁合金井下工具密封球材料及其制备方法 | |
| CN110952013B (zh) | 一种可降解镁合金井下工具桥塞材料及其制备方法 | |
| CN104498792B (zh) | 一种快速腐蚀镁合金产品及其制备方法 | |
| CN104178663A (zh) | 用于制备崩解压裂球的铝基合金材料及其制备方法 | |
| CN109161769A (zh) | 一种功能性快速可溶稀土镁合金材料及其制备方法 | |
| JP2013514463A (ja) | 発火抵抗性と機械的特性に優れているマグネシウム合金及びその製造方法 | |
| Rajaram et al. | Effect of graphite and transition elements (Cu, Ni) on high temperature tensile behaviour of Al–Si Alloys | |
| CN109988955B (zh) | 一种高延伸率低温快速降解镁合金及其制备方法 | |
| CN102498226A (zh) | 富硅的合金 | |
| CN107587019A (zh) | 一种石油开采用憋压球的高强快速分解镁合金及制备方法 | |
| CN106929726B (zh) | 一种可降解镁合金井下工具底座材料及其制备方法 | |
| CN110923531B (zh) | 一种低成本高塑性可溶镁合金材料及其制备方法 | |
| CN108265203A (zh) | 一种稀土La改性高强度可溶解铝合金及其熔炼工艺 | |
| CN103298960B (zh) | 低铅锭 | |
| CN105624442B (zh) | 一种快速溶硅法生产6063铝合金棒的方法 | |
| CN105908038B (zh) | 一种用于制造压裂分隔工具的可溶合金及其制备方法 | |
| CN107699745A (zh) | 一种复合变质亚共晶铝硅合金及其制备方法 | |
| CN107502802A (zh) | 一种油气开采暂堵工具用镁合金及其制备方法 | |
| CN103502494A (zh) | 用于Mg合金的Mg-Al-Ca基母合金及其制造方法 | |
| CN100410407C (zh) | Mg-Al-Si-Mn-Ca合金制备方法 | |
| CN107779642A (zh) | 一种铝镁合金的制备方法 | |
| CN112030049A (zh) | 一种可控溶解镁合金材料及其制备方法 | |
| CN104726727A (zh) | 高强度合金材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Yuan Yinghong Inventor after: Peng Qingyuan Inventor after: Zhou Jiayu Inventor after: Luo Hao Inventor after: Yang Sanhua Inventor before: Peng Qingyuan Inventor before: Zhou Jiayu Inventor before: Luo Hao Inventor before: Yang Sanhua |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180629 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |