石油鉆桿用耐熱鋁合金的組織和性能研究.pdf

1、鋁合金鉆桿與傳統(tǒng)鋼鉆桿比較，具有比強度高、抗疲勞性能好、耐蝕等優(yōu)勢。隨著地熱工業(yè)的發(fā)展，對提高鉆深以及鉆桿耐熱性的要求愈加強烈，Al-Cu-Mg系合金鉆桿極具潛力。
　　 通過硬度、拉伸測試、DSC、金相、TEM和SEM等分析手段，系統(tǒng)地研究了2D12、2A12合金的形變熱處理工藝對力學性能和組織熱穩(wěn)定性的影響，得出以下結論:
　　 預變形抑制原子團簇的形成，極大地促進S相的非平衡析出。大量彌散的S相阻礙滑移系的開動，顯

2、著延遲合金進入屈服階段。隨著溫度的提高，滑移系開動所需能量降低，T6和T8合金的屈服強度差距縮小。經過4％預變形后，160℃時效的2D12合金峰值抗拉強度和屈服強度分別提高23MPa和138MPa;190℃時效則分別提高15MPa和152MPa。在150℃和200℃的高溫拉伸測試中，4％預變形使合金的屈服強度分別提高103MPa和66MPa。
　　 預變形使S相更加彌散細小，均勻性更好，不易粗化。同時，預變形引入的大量位錯已誘導

3、溶質更充分地析出，使析出相粗化所需的溶質供給條件較難滿足，S相粗化不如T6合金中明顯。針對2D12合金，200℃熱暴露500h后，T8試樣保留85％的抗拉強度，T6試樣只保留了77％的抗拉強度。針對2A12合金，200℃熱暴露500h后，T8試樣保留77％的抗拉強度，T6試樣只保留了71％的抗拉強度。120℃熱暴露500h后2A12合金力學性能全面提升，160℃和200℃則導致性能降低。
　　 2A12合金棒材的軸向疲勞壽命隨應

4、力水平的提高而降低。預變形處理提高合金350MPa應力水平以下的疲勞壽命。在較高應力水平如420MPa，T6和T8試樣的軸向疲勞壽命相近（105左右）。在較低應力水平如280MPa，T8試樣的軸向疲勞壽命較高。在107應力循環(huán)周次條件下，預變形試樣的疲勞強度約為280MPa，而無預變形試樣則約為220MPa。
　　 Al-4.2Cu-1.5Mg(wt.％)合金綜合力學性能較好，而Al-4.9Cu-1.8Mg(wt.％)合金則因高