[發(fā)明專利]一種細(xì)化可溶解鋁合金材料晶粒的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710010423.5
• 申請(qǐng)日: 2017-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN106834767B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯小江;茍永妮;朱建鋒;秦毅;盧博;李文君;王芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/03
• 分類號(hào): C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種細(xì)化可溶解鋁合金材料晶粒的方法，將鋁錠加入感應(yīng)加熱爐，升溫，使之熔融成為鋁液，依次加入預(yù)制的功能合金、強(qiáng)化合金、低溫合金、活化合金，充分?jǐn)嚢瑁兀怪蔀榫哂泻暧^均勻性質(zhì)的熔體，加入消泡劑并進(jìn)行除渣工藝，將預(yù)先預(yù)熱好的模具放在振蕩磁場(chǎng)內(nèi)并澆鑄，機(jī)械振動(dòng)，外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；所得鑄件快速冷卻后進(jìn)行熱處理，并加工成實(shí)驗(yàn)所需標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件；本發(fā)明具有提高該材料的強(qiáng)度，滿足實(shí)際應(yīng)用中的強(qiáng)度要求的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種細(xì)化可溶解鋁合金材料晶粒的方法。

背景技術(shù)

世界非常規(guī)油氣田開采的先進(jìn)技術(shù)為多層多段水力壓裂技術(shù)，該技術(shù)開采過程中會(huì)用到大量井下工具。可溶解材料可用于制造此類井下工具，在使用過程中能滿足基本的應(yīng)用性能要求，尤其是在復(fù)雜外界條件下，可在工作時(shí)間內(nèi)承受高溫高壓，又可在壓裂工作完成后原地溶解，無需磨削或返排，使油氣管道恢復(fù)暢通，大大節(jié)約了人力、物力和財(cái)力，極大的提高了工程進(jìn)展速度。

目前，最常用的工具制造方法是鑄造成型，其在機(jī)械制造業(yè)中占有重要的地位。鑄造具有適應(yīng)性強(qiáng)(不受零件大小、形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制)、成本低廉(使用的原材料成本低、小批量生產(chǎn)時(shí)設(shè)備投資少)的特點(diǎn)，因此該材料的制備選擇金屬型鑄造。但由于金屬型鑄造本身無透氣性和退讓性，即使采用一定措施導(dǎo)出型腔內(nèi)的空氣，生產(chǎn)的鑄件在凝固時(shí)宏觀偏析嚴(yán)重，也易產(chǎn)生氣孔、裂紋。

專利201410819770.9提出了一種可溶解鋁合金材料，該材料不僅具有較高的強(qiáng)度，而且在發(fā)揮其作用后無需磨削或返排，大大提高了油氣開采的工作效率。然而，一系列的井下工具如滑套、橋塞等的使用，對(duì)材料的抗拉強(qiáng)度提出了更高的要求(500-600MPa)。專利200910130736.X中也涉及制造一種可降解合金，包括在模具中放置一種或多種合金化產(chǎn)物的粉末，經(jīng)壓制和燒結(jié)所得粉末制成產(chǎn)品，但并未涉及機(jī)械性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種細(xì)化可溶解鋁合金材料晶粒的方法，在于改善現(xiàn)有可溶解鋁合金材料鑄造成型過程中所存在的宏觀偏析、氣孔和裂紋等影響材料強(qiáng)度的問題，通過在材料鑄造成型過程中外加高頻低幅機(jī)械振動(dòng)、外加高頻率窄脈寬磁場(chǎng)，在鋁合金固液界面處產(chǎn)生特定的電磁感應(yīng)效應(yīng)，細(xì)化鋁合金的微觀組織，來提高該材料的機(jī)械強(qiáng)度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種細(xì)化可溶解鋁合金材料晶粒的方法，包括以下工藝，

步驟一、將鋁錠放入熔化爐，升溫到710-800℃，使之熔融成為鋁液；

步驟二、將步驟一中所得的鋁液按配方依次加入預(yù)制的功能合金、強(qiáng)化合金、低溫合金和活化合金，充分?jǐn)嚢瑁?10-800℃下保溫10-40min，使之成為具有宏觀均勻性質(zhì)的熔體；

所述的步驟二中的預(yù)制的功能合金、強(qiáng)化合金、低溫合金和活化合金比例分別為功能合金(Al-Ga)0.1-15wt％、強(qiáng)化合金(Mg-Si-Mn)5-10wt％、低溫合金(Al-In)0.1-4wt％、活化合金(Al-Mg-Sn-Zn)2-30wt％；鋁液為60-90wt％；

步驟三、將步驟二中所得的熔體加入0.6wt％消泡劑并進(jìn)行除渣工藝，將預(yù)先預(yù)熱好的模具放在振蕩磁場(chǎng)內(nèi)并澆鑄，機(jī)械振動(dòng)頻率為600Hz，外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為5-15T，得到鑄件；

步驟四、將步驟三中得到的鑄件冷卻至室溫后，在430-470℃下固溶6-12h后隨爐冷卻，再在220-280℃下時(shí)效10-18h，并加工成工程所需構(gòu)件。

本發(fā)明的有益效果：