CN109913681A - 一种氧化铝/铝基可溶复合材料及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化铝/铝基可溶复合材料，所述Al2O3/Al基可溶复合材料由可溶铝合金及Al2O3相组成。本发明利用原料金属粉末球磨后，原位反应生成Al2O3。这种复合粉体经结后形成晶相为Al2O3/Al的复合材料。由于该材料的制备工艺简单，烧成温度低，结构均匀致密，制备成本低。拓宽了该材料的应用领域，具有实用性。

Description

一种氧化铝/铝基可溶复合材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及材料科学领域，具体涉及一种氧化铝/铝基可溶复合材料及其制备工艺。
背景技术
低渗透非常规油气资源在未来我国油气产量中所占的比重逐步增长，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，其中采用套管、滑套、裸眼封隔器以及桥塞的多层多段分段压裂技术是正在广泛应用的技术之一。铝合金材料具有很高的强度、刚度以及优异的加工性能，且可以通过成分调节、热处理、塑性变形、表面处理等方法对其降解速率和强度进行有效调控。因此广泛应用于油气田开发压裂施工过程中所涉及的分隔性工具。
但是现有的铝合金材料力学性能不足，因此需要开发一种兼具高强力学性能和可溶解性能的新复合铝合金材料，提高作业效率，降低生产成本。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于克服现有可溶合金材料力学性能的不足，提供一种新的配方体系和工艺，通过球磨与原位合成工艺能在低温下制备出Al2O3/Al复合材料。该材料溶解速度快,力学性能优异，且该方法工艺简单，成本低，易于进行规模化生产。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种氧化铝/铝基可溶复合材料，所述Al2O3/Al基可溶复合材料由可溶铝合金及Al2O3相组成。
优选的，所述Al2O3/Al基可溶复合材料由可溶铝合金和Al2O3相按以下反应式组成：2Al+Ga2O3→Al2O3+2Ga。
优选的，所述可溶铝合金配比为：Mg：3-10％，Zn：2-5％，In：0-10％，Sn：0-10％，Ga2O3：0-10％，余量为Al。
优选的，所述其中Al-In-Sn粉末采用实验室预熔制的合金加工制备而得的粉末。
优选的，一种氧化铝/铝基可溶复合材料的制备工艺，包括以下步骤：
1)按质量百分比Al，Mg，Zn，In，Sn，Ga2O3制成混合物；
2)在混合物中加入乙醇或丙酮作为分散剂(未加矿化剂)，使用球磨机球磨使物料充分混合；
3)将球磨粉体真空干燥4-5小时；
4)将干燥后的粉体装入铸铁磨具中干压成型，压力为30-120MPa在氩气或真空条件下以650℃-800℃烧结2小时制成。
优选的，所述混合粉体在管式气氛炉中烧制温度为800℃，升温速率为5-10℃/min。
优选的，所述球磨机采用行星式球磨机。
优选的，所述球磨机转速为300转每分钟，球磨时间为1小时，使其充分混合。
优选的，所述料：乙醇/丙酮：球质量比为1：3：8。
优选的，所述真空干燥温度为60摄氏度。
与相关技术相比，本发明具有如下技术效果：
本发明利用原料金属粉末球磨后，原位反应生成Al2O3。这种复合粉体经结后形成晶相为Al2O3/Al的复合材料。由于该材料的制备工艺简单，烧成温度低，结构均匀致密，制备成本低。拓宽了该材料的应用领域，具有实用性。
附图说明
图1为Al2O3/Al试样的XRD分析结果，主晶相为Al，其他相为Al2O3和Ga及合金中其他元素形成的物相；
图2为Al2O3/Al复合材料的力学性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本申请的实施例提供了一种氧化铝/铝基可溶复合材料，所述Al2O3/Al基可溶复合材料由可溶铝合金及Al2O3相组成。所述Al2O3/Al基可溶复合材料由可溶铝合金和Al2O3相按以下反应式组成：2Al+Ga2O3→Al2O3+2Ga。所述可溶铝合金配比为：Mg：3％，Zn：2％，In：0％，Sn：0％，Ga2O3：0％，余量为Al，所述其中Al-In-Sn粉末采用实验室预熔制的合金加工制备而得的粉末。
实施例2
与上述实施例不同的是，本实施例中可溶铝合金配比为：Mg：5％，Zn：3％，In：5％，Sn：5％，Ga2O3：5％，余量为Al。
实施例3
与上述实施例不同的是，本实施例中可溶铝合金配比为：Mg：10％，Zn：5％，In：10％，Sn：10％，Ga2O3：10％，余量为Al，
实施例4
本实施例提供了一种Al2O3/Al合金复合粉体的制备工艺，包括以下步骤：
1)首先按质量百分比将Al，Mg，Zn，In，Sn，Ga2O3制成混合物；具体如下：Mg：3％,Zn：2％，In：0％，Sn：0％，Ga2O3：0％余量为Al；
2)采用丙酮作为分散剂(未加矿化剂)；其中，行星式球磨机的转速为300转每分钟，料：丙酮：球质量比为1：3：8，球磨1小时，使其充分混合；
3)将球磨粉体在60℃下真空干燥4小时；
4)将干燥后的粉体装入铸铁磨具中干压成型，压力为30MPa在氩气650℃烧结2小时即可。
实施例5
1)首先按质量百分比将Al，Mg，Zn，In，Sn，Ga2O3制成混合物；具体如下：Mg：4.3％,Zn：2％，In：3％，Sn：6％，Ga2O3：3％余量为Al。
2)采用丙酮作为分散剂(未加矿化剂)。其中，行星式球磨机的转速为300转每分钟，料：丙酮：球质量比为1：3：8，球磨1小时，使其充分混合；
3)将球磨粉体在60℃下真空干燥4小时；
4)将干燥后的粉体装入铸铁磨具中干压成型，压力为30MPa在氩气700℃烧结2小时即可。
实施例6
1)首先按质量百分比将Al，Mg，Zn，In，Sn，Ga2O3制成混合物；具体如下：Mg：10.0％,Zn：5％，In：10％，Sn：10％，Ga2O3：10％余量为Al；
2)采用丙酮作为分散剂(未加矿化剂)；其中，行星式球磨机的转速为300转每分钟，料：丙酮：球质量比为1：3：8，球磨1小时，使其充分混合；
3)将球磨粉体在60℃下真空干燥5小时；
4)将干燥后的粉体装入铸铁磨具中干压成型，压力为120MPa在真空800℃烧结2小时即可。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种氧化铝/铝基可溶复合材料，其特征在于，所述Al2O3/Al基可溶复合材料由可溶铝合金及Al2O3相组成。
2.如权利要求1所述的一种氧化铝/铝基可溶复合材料，其特征在于，所述Al2O3/Al基可溶复合材料由可溶铝合金和Al2O3相按以下反应式组成：2Al+Ga2O3→Al2O3+2Ga。
3.如权利要求2所述的一种氧化铝/铝基可溶复合材料，其特征在于，所述可溶铝合金配比为：Mg：3-10％，Zn：2-5％，In：0-10％，Sn：0-10％，Ga2O3：0-10％，余量为Al。
4.如权利要求3所述的一种氧化铝/铝基可溶复合材料，其特征在于，所述其中Al-In-Sn粉末采用实验室预熔制的合金加工制备而得的粉末。
5.一种氧化铝/铝基可溶复合材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)按质量百分比Al，Mg，Zn，In，Sn，Ga2O3制成混合物；
2)在混合物中加入乙醇或丙酮作为分散剂(未加矿化剂)，使用球磨机球磨使物料充分混合；
3)将球磨粉体真空干燥4-5小时；
4)将干燥后的粉体装入铸铁磨具中干压成型，压力为30-120MPa在氩气或真空条件下以650℃-800℃烧结2小时制成。
6.如权利要求5所述的一种氧化铝/铝基可溶复合材料的制备工艺，其特征在于，所述混合粉体在管式气氛炉中烧制温度为800℃，升温速率为5-10℃/min。
7.如权利要求5所述的一种氧化铝/铝基可溶复合材料的制备工艺，其特征在于，所述球磨机采用行星式球磨机。
8.如权利要求5所述的一种氧化铝/铝基可溶复合材料的制备工艺，其特征在于，所述球磨机转速为300转每分钟，球磨时间为1小时，使其充分混合。
9.如权利要求5所述的一种氧化铝/铝基可溶复合材料的制备工艺，其特征在于，所述料：乙醇/丙酮：球质量比为1：3：8。
10.如权利要求5所述的一种氧化铝/铝基可溶复合材料的制备工艺，其特征在于，所述真空干燥温度为60摄氏度。
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