[發明專利]一種高強高韌性快速降解鎂合金的制備方法

有效

• 申請號: 201710316887.9
• 申請日: 2017-04-29
• 公開（公告）號: CN107099685B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 劉寶勝;房大慶;王亞寧;張代東;張躍忠;衛英慧;侯利鋒
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C23/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種高強高韌性快速降解鎂合金的制備方法，包括如下步驟：將坩堝預熱至600℃左右后，在坩鍋壁和其底部撒上少量的熔鹽覆蓋劑，加入純鎂塊，并在其表層撒一層熔鹽覆蓋劑；對坩堝進行加熱，當溫度升至720℃時，保溫，等鎂全部熔化后，加入Cu；將爐溫升到720℃?725℃，加入Mg?Y中間合金，邊加入邊攪拌；繼續升溫，將爐溫升至740℃，加入5號鎂合金專用劑和鎮靜劑；靜置降溫到700℃，在合金中加入中間相開始鑄造，得Mg?4Y?2Cu合金。本發明在合金中形成了可以使合金的強度提高而塑韌性也同時提高的LPSO結構相以及含Cu的析出相Mg2Cu，而且部分Cu固溶到Mg基體中，材料的降解速率明顯增大。

技術領域

本發明涉及材料制備領域，具體涉及一種高強高韌性快速降解鎂合金的制備方法。

背景技術

隨著油氣勘探開發對象逐漸向低滲透、低品位資源轉變，水平井分段壓裂技術成為儲層改造、有效提高單井產量的重要手段。壓裂球和橋塞作為壓裂作業的重要工具日益應用廣泛。目前，所使用的的常規橋塞主要包括可鉆式橋塞和大通徑橋塞等。其中，可鉆式橋塞在壓裂結束后，需要下鉆具磨銑，在此過程中易造成井下事故且作業施工成本高，同時產生的碎屑和作業液體將會對儲層造成污染。為了解決這些問題，研發一種高強度高韌性快速降解的新型材料是非常必要的。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種高強高韌性快速降解鎂合金的制備方法，通過在鎂合金中添加稀土Y元素和Cu元素，在合金中生成可以使合金的強度提高而塑韌性也同時提高的LPSO結構相，同時由于Cu的添加，在合金中形成了含Cu的金屬間化合物Mg₂Cu，而且部分Cu固溶到Mg基體中，導致材料的降解速率明顯增大。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種高強高韌性快速降解鎂合金的制備方法，包括如下步驟：

S1、精選化學物質材料

對使用的化學物質材料質量純度控制如下：

高純鎂鑄錠：固態固體 99.99％以上；

銅粉：固態固體 99.9％以上；

Mg-50％Y中間合金：固態固體 99.9％以上；

S2、制備開合式模具

用不銹鋼材料制備開合式模具，型腔為直徑為90m圓柱形，并在澆注口加濾網；

S3、合金化鑄造

開啟熔煉爐，將坩堝預熱至600℃±5℃，坩堝呈暗紅色后，在坩鍋壁和其底部撒上100g左右熔鹽覆蓋劑，將稱取好的4500kg高純鎂塊加入熔煉坩堝中，并在其表層再撒1-2mm厚度的熔鹽覆蓋劑；

S4、以10℃/min的加熱速度對坩堝進行加熱，當溫度升至720℃±5℃時，保溫，使鎂錠全部熔化，加入稱量好的100kg的Cu粉，添加的過程同時進行攪拌；

S5、Cu添加結束后，將爐溫升到725℃±5℃靜置5±1min，加入稱量好的400g的Mg-50％Y中間合金，添加的過程同時進行攪拌；

S6、繼續升溫，當爐溫升至740℃±5℃時，加入5號鎂合金專用劑并加入鎮靜劑，此溫度恒溫靜置15min±1min，以去除熔融合金中的氧化夾雜等；

S7、關掉加熱電源，靜置降溫到700℃±5℃時，將盛有Mg-Y-Cu熔液的坩堝對準開合式模具進行澆鑄；

S8、澆鑄完成后，將開合式模具置于自然空氣環境中進行冷卻，至室溫；打開開合式模具，取出鑄錠；