[發明專利]鎂合金粉末金屬壓塊

有效

• 申請號: 201280041320.0
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN103764318B
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 徐志躍
• 申請（專利權）人: 貝克休斯公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B82B1/00;C22C1/05
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李躍龍

公開了一種粉末金屬壓塊。該粉末金屬壓塊包括包含納米基質材料的網狀納米基質。該粉末金屬壓塊還包括分散在該網狀納米基質中的多個包含顆粒芯部材料的分散顆粒，所述顆粒芯部材料包含Mg?Zr、Mg?Zn?Zr、Mg?Al?Zn?Mn、Mg?Zn?Cu?Mn或Mg?W合金或其組合。

相關申請的交叉參考

本申請要求2011年8月30日提交的美國申請號13/220824的權益，其通過引用以全文并入本文。

背景技術

石油和天然氣井常常使用井孔部件或工具，由于它們的功能，這些部件或工具僅需要具有有限的使用壽命，該使用壽命顯著低于井的使用壽命。在部件或工具的使用功能完成后，必須將其去除或處置以恢復用于包括烴生產、CO2封存等等的用途的流體通道的原始尺寸。部件或工具的處置通常通過銑削或鉆削該部件或工具出井孔來完成，這通常會耗費時間，并且操作昂貴。

為了消除對銑削或鉆削操作的需要，已經提出了使用各種可溶或可腐蝕材料通過溶解或腐蝕從井眼中移除部件或工具。雖然這些材料是有用的，但還希望這些材料輕重量并具有高強度，包括可與用于形成井眼部件或工具的常規工程材料（如各種等級的鋼材）的強度相比的強度。因此，非常希望可溶解或可腐蝕材料的進一步改進以提高其強度、可腐蝕性和可制造性。

發明概述

在一個示例性實施方案中，公開了粉末金屬壓塊。該粉末金屬壓塊包括包含納米基質材料的網狀納米基質。該粉末金屬壓塊還包括分散在網狀（cellular）納米基質中的包含顆粒芯部材料的多個分散顆粒，所述顆粒芯部材料包含Mg-Zr、Mg-Zn-Zr、Mg-Al-Zn-Mn、Mg-Zn-Cu-Mn或Mg-W合金，或其組合。

附圖概述

下面參照附圖，其中在多張圖中以類似數字標記類似元件：

圖1是粉末10和粉末顆粒12的示例性實施方案的示意圖；

圖2是具有本文中所公開的分散顆粒的等軸構型的粉末壓塊的示例性實施方案的示意圖；

圖3是具有本文中所公開的分散顆粒的顯著伸長構型的粉末壓塊的示例性實施方案的示意圖；

圖4是具有網狀納米基質與分散顆粒的顯著伸長構型的粉末壓塊的示例性實施方案的示意圖，其中該網狀納米基質與分散顆粒是基本連續的；和

圖5是具有網狀納米基質與分散顆粒的顯著伸長構型的粉末壓塊的示例性實施方案的示意圖，其中該網狀納米基質與分散顆粒是基本不連續的。

發明詳述

公開了輕重量、高強度鎂合金納米基質材料。用于形成這些納米基質材料的鎂合金是高強度鎂合金。其強度可以通過向合金中并入納米結構來提高。這些合金的強度也可以通過并入各種強化亞顆粒與第二顆粒來改進。公開的鎂合金納米基質材料還可以并入各種顯微結構特征以控制合金機械性質，如并入顯著伸長的顆粒顯微結構以提高合金強度，或合金顯微結構中的多峰粒度以提高斷裂韌度，或其組合以控制強度、斷裂韌度與其它合金性質。

本文中公開的鎂合金納米基質材料可用于所有應用方式和應用環境，包括用于各種井眼環境以制造各種輕重量高強度制品，包括井下制品，特別是工具或其它井下部件。除了它們的輕重量、高強度特性之外，這些納米基質材料還可以描述為受控的電解材料，其可以可選和可控地可處置、可降解、可溶、可腐蝕或以其它方式可以從井眼中去除。用于耐久的和可處置或可降解的制品的許多其它應用也是可能的。在一個實施方案中，這些輕重量、高強度和可選并可控地可降解材料包括由涂覆的粉末材料形成的完全致密的、燒結的粉末壓塊，所述涂覆的粉末材料包括各種輕重量顆粒芯部和具有各種單層與多層納米級涂層的芯部材料。在另一個實施方案中，這些材料包括可選并可控地可降解材料，所述可降解材料可以包括由這些涂覆的粉末材料形成的非完全致密的和/或未燒結的粉末壓塊。