[发明专利]一种油气开采工具用可溶镁合金材料及其制备方法

权利要求书

1.一种油气开采工具用可溶镁合金材料，其特征在于：合金的屈服强度为140~270MPa，抗拉强度为220~305MPa，延伸率为1~14%；合金在50℃的0.05%KCl溶液中腐蚀速率为3~35mg·cm^-2·h^-1，25℃和93℃的3%KCl溶液中腐蚀速率分别为8~30 mg·cm^-2·h^-1和130~285mg·cm^-2·h^-1；

所述的油气开采工具用可溶镁合金材料以Ni和Cu作为主元素，形成Mg-Ni-Cu系三元合金；

Ni：1.5~10.0 wt.%，Cu：1.5~10.0 wt.%，余量为Mg；

在Mg-Ni-Cu系三元合金中形成Mg₂Ni和Mg₂Cu的双相组织，共同促进合金的腐蚀；

所述的油气开采工具用可溶镁合金材料制备方法为以下2种的任意1种：

工艺A：重力铸造→固溶处理后水冷→挤压前预热→热挤压变形；

工艺B：重力铸造→固溶处理后水冷→挤压前预热→热挤压变形→时效；

所述的工艺A为，在SF₆和CO₂气体的保护下，在700~720℃下熔炼并对熔体进行捞渣搅拌，升温至750~760℃保温15~20分钟，然后重力浇注到模具中，获得所需铸锭；固溶处理温度为350~520℃，时间为8~24 h，固溶处理后在室温下立即放入自来水中冷却；挤压前样品、挤压模具、挤压筒的预热温度与挤压温度一致，样品预热时间为1.5~2.0h，挤压模具和挤压筒预热时间为4~6h，挤压温度为350~480℃，挤压比为7:1~22.5:1，挤压后棒材立即放入自来水中冷却；

所述的工艺B为，在SF₆和CO₂气体的保护下，在700~720℃下熔炼并对熔体进行捞渣搅拌，升温至750~760℃保温15~20分钟，然后重力浇注到模具中，获得所需铸锭；固溶处理温度为350~520℃，时间为8~24 h，固溶处理后在室温下立即放入自来水中冷却；挤压前样品、挤压模具、挤压筒的预热温度与挤压温度一致，样品预热时间为1.5~2.0h，挤压模具和挤压筒预热时间为4~6h，挤压温度为350~480℃，挤压比为7:1~22.5:1，挤压后棒材立即放入自来水中冷却；时效温度为175~200℃，时效时间为20~60 h，时效后棒材立即放入自来水中冷却。

2.如权利要求1所述的可溶镁合金材料，其特征在于，以Ni和Cu作为主元素，形成Mg-Ni-Cu系三元合金，所述合金成分是：

Ni：2.0~6.0 wt.%，Cu：2.0~6.0 wt.%，余量为Mg。

3.如权利要求1所述的油气开采工具用可溶镁合金材料，其特征在于，以Ni和Cu作为主元素，在Mg-Ni-Cu系合金中添加M元素形成Mg-Ni-Cu-M系四元合金；

Ni：1.5~10.0 wt.%，Cu：1.5~10.0 wt.%；

M元素为Ag，Ca，Sn，Si，Sr元素中的一种，其中Ag：0.1~5.0wt.%，Ca：0.1~5.0wt.%，Sn：0.1~5.0wt.%，Si：0.1~5.0wt.%，Sr：0.1~5.0wt.%；

余量为Mg，Ni和Cu的含量大于M所代表的元素含量；

当M元素为Ag时，Mg-Ni-Cu系合金中除双相组织外还形成Mg₄Ag相；当M元素为Ca时，Mg-Ni-Cu系合金中除双相组织外还形成Mg₂Ca相；当M为元素Sn时，Mg-Ni-Cu系合金中除双相组织外还形成Mg₂Sn相；当M为元素Si时，Mg-Ni-Cu系合金中除双相组织外还形成Mg₂Si相；当M为元素Sr时，Mg-Ni-Cu系合金中除双相组织外还形成Mg₁₇Sr₁₂相；Mg-Ni-Cu系合金中添加M元素形成的不同第二相均能有效阻碍位错运动，产生强化作用。