[发明专利]一种高延伸率、可溶解镁锂合金材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种高延伸率、可溶解镁锂合金材料及制备方法，本发明的镁锂合金材料按质量百分比，包括以下组成：锂元素：10.0％‑20％，Ni元素：0.2％‑2％，Fe元素：0.2％‑2％,其余为镁元素。本发明具有高延伸率，其延伸率≥50％；本发明可溶解，溶解速率≥80mg/cm².h。

技术领域

本发明涉及合金材料领域，尤其涉及一种高延伸率、可溶解镁锂合金材料及制备方法。

背景技术

可溶解材料指在一段时间内，在热力学和动力学意义上均可自动降解、消失的材料。目前的可降解材料主要包括可降解聚合物和可溶解金属。可降解聚合物包括生物降解聚合物、光降解聚合物和热降解聚合物，在许多领域已得到广泛应用。在石油和天然气行业，可降解聚合物已用于防砂、暂堵和水处理。可降解医用镁合金是利用镁合金较好的生物相容性及其在人体中容易腐蚀的特性而发展的一类生物可降解(吸收)医用金属材料。直到最近几年，可溶解镁合金材料才开始用于完井工具的开发。可降解镁合金材料和新颖机械设计的有机结合是实现完井工具无干预作业的有效途径。为了进一步解决深井、超深井及非常规致密储层开发力度加大的难题，提高完井作业效率、避免各种复杂事故、降低施工成本、减少人为操作、确保人身安全，必须研发新型无干预完井工具及技术，使可溶解镁合金材料更好地服务于油气完井领域，在页岩及致密油气勘探开发中发挥更重要的作用。

近年来，随着对石油需求的不断增加，常规能源的开采受到多种因素(如国际形势等)的影响，各国对非常规能源(包括致密气、致密油及页岩气等)的开发越来越重视，对其勘探和开采投入不断加大。石油勘探和开发技术也随之不断提高，开采难度较大的低孔隙度、低渗透率的非常规油气藏开发技术也日趋成熟。特别是水平井在致密气、致密油及页岩气开采过程中已大规模应用，成为提高油气田开发效益的必不可少的手段。分段压裂技术以一趟管柱作业、不受分段限制、工具管柱结构简单、井筒畅通等优点受到广泛青睐。其中，可钻式桥塞、大通径桥塞等技术设备已经被大规模使用，但常规工具需要二次下钻杆钻除，耗时、耗资、耗能、较难钻除。因此自溶解的材料和工具成为了近些年的研究热点。在水平井远端或超长水平井中，钻磨效率低。可溶桥塞可在完成压裂后，桥塞在设定时间内自动分解，无需钻磨；滑套内径与油管内径相同，实现压裂完井管柱的全通径，后期作业设备可无障碍下入井内。

可溶镁合金及其应用作为一个新兴的研究课题，在结构、功能一体化等方面均有新的突破，具有较广泛的应用前景和巨大的开发潜。镁属于活泼金属，在自然环境中容易发生腐蚀。镁合金具有优良的力学性能，具备可溶解特性的镁合金既为可溶镁合金。可溶镁合金可用于制作具有多种特殊功能的工具，在支撑、流体及压力控制等方面发挥重要作用，可用于解决油气开采过程中因干预操作或替换工具造成的高成本、效率低等问题。

发明内容

本发明为解决背景技术中存在的技术问题，而提供一种高延伸率、可溶解镁锂合金材料及制备方法。

本发明的技术解决方案是：本发明为一种高延伸率、可溶解镁锂合金材料，其特殊之处在于：所述镁锂合金材料按质量百分比，包括以下组成：锂元素：10.0％-20％，Ni元素：0.2％-2％，Fe元素：0.2％-2％,其余为镁元素。

进一步的，锂元素为纯铝。

进一步的，镁元素为纯镁。

进一步的，Ni元素为MgNi中间合金。

进一步的，Fe元素为200目的铁粉。

一种制备上的高延伸率、可溶解镁锂合金材料的方法，其特殊之处在于：所述制备方法包括以下步骤：

1)合金配料:按照配合比例配合后熔炼成铸锭，熔炼设备为真空熔炼，合金铸锭含10％-20％的锂元素，含0.2％-2％的Ni元素，含0.2％-2％的Fe元素,其余为镁元素；