發(fā)布時間：2017-04-02 11:20

  本文關(guān)鍵詞：SiC顆粒對鉆桿用Al-Cu-Mg鋁合金腐蝕行為及機理的影響機制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋁合金由于具有密度較低、比強度較高、柔性大、抗疲勞和優(yōu)良的工藝性能等特點,成為了深井、超深井鉆探所采用鉆桿的優(yōu)選材料之一。但是其存在硬度較低、耐磨性較差的缺點,通過加入SiC顆粒后形成的鋁基復(fù)合材料則既具備了鋁合金的優(yōu)點又提高了其硬度和耐磨性。鋁合金雖然在一般環(huán)境下比較耐腐蝕,但是在鉆井環(huán)境中往往會由于接觸地下水和鉆井液中的Cl-進而導(dǎo)致點蝕和晶間腐蝕等腐蝕行為的發(fā)生,特別是在深井、超深井中的高溫、高壓環(huán)境下,腐蝕間題會更加嚴峻。所以對鉆桿用鋁合金及其復(fù)合材料腐蝕行為及SiC顆粒對其腐蝕行為及機理的影響機制的研究是非常有必要且意義重大的。本實驗首先通過掃描電鏡和能譜分析儀研究了SiC顆粒的加入對Al-Cu-Mg鋁合金微觀結(jié)構(gòu)改變的影響作用。其次,利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜分析儀、XRD、 X-ray CT和電化學(xué)工作站等手段對Al-Cu-Mg鋁合金和SiCp/Al-Cu-Mg復(fù)合材料在不同溫度的3.5 wt.% NaCl溶液和聚磺鉆井液中的均勻腐蝕行為、點蝕行為和晶間腐蝕行為進行對比分析研究。最后探討了兩種材料的腐蝕機理并研究SiC顆粒對鋁合金腐蝕行為及機理的影響機制。研究表明：Al-Cu-Mg鋁合金中存在的最主要的第二相為θ(CuAl2)相、S(Al2CuMg)相和T(AlZnMgCu)相,SiCp/Al-Cu-Mg復(fù)合材料中存在的第二相主要為θ(CuAl2)相,SiC顆粒的加入抑制了S(Al2CuMg)相和T(AlZnMgCu)相的生成,改變了其微觀結(jié)構(gòu)并提高了其耐蝕性能。Al-Cu-Mg鋁合金和SiCp/Al-Cu-Mg復(fù)合材料在3.5 wt.% NaCl溶液與聚磺鉆井液中初期發(fā)生了均勻腐蝕,腐蝕速率隨著溫度的升高而增大,隨著時間的延長主要發(fā)生的為點蝕行為,并且隨著溫度的提高,點蝕坑的密度和深度均有所增加,特別是高溫對材料的點蝕的發(fā)生和發(fā)展有明顯促進作用。另外,在相同條件下兩種材料在聚磺鉆井液中的腐蝕程度明顯較其在3.5 wt.% NaCl溶液中的腐蝕程度要輕。Al-Cu-Mg鋁合金和SiCp/Al-Cu-Mg復(fù)合材料在NaCl+H2O2溶液中溫度較高的時候會發(fā)生晶間腐蝕行為,晶間腐蝕深度隨著溫度的升高而增加�？傮w來說,SiCp/Al-Cu-Mg復(fù)合材料的耐蝕性較Al-Cu-Mg鋁合金的耐蝕性好。Al-Cu-Mg鋁合金的腐蝕主要是在θ(CuAl2)相、S(Al2CuMg)相、T(AlZnMgCu)相和P(Mg2Si)相等第二相或者表面缺陷存在的區(qū)域優(yōu)先開始發(fā)生,SiCp/Al-Cu-Mg復(fù)合材料的腐蝕主要是在SiC顆粒周圍的6(CuAl2):相附近或缺陷存在的區(qū)域發(fā)生,但SiC顆粒有抑制S(Al2CuMg)相和T(AlZnMgCu)相析出并使析出的θ(CuAl2)相細化的作用,所以,總體來說,SiC顆粒的加入提高了Al-Cu-Mg鋁合金的耐蝕性能。
【關(guān)鍵詞】：Al-Cu-Mg鋁合金 SiC_P-/Al-Cu-Mg復(fù)合材料 第二相 點蝕 晶間腐蝕
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE982;TG146.21
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-18
• 1.1 研究背景和意義8-9
• 1.2 鋁合金鉆桿的優(yōu)點和應(yīng)用及研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 鋁合金鉆桿的優(yōu)點9-10
• 1.2.2 鋁合金鉆桿的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 鋁合金鉆桿面臨的挑戰(zhàn)11-12
• 1.4 鉆桿用鋁合金及其復(fù)合材料腐蝕行為及機理研究現(xiàn)狀12-17
• 1.5 本論文的主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線17-18
• 第2章 試驗材料及試驗方法18-22
• 2.1 試驗材料18
• 2.2 試驗方法18-22
• 2.2.1 均勻腐蝕試驗方法18-19
• 2.2.2 點蝕試驗方法19-20
• 2.2.3 晶間腐蝕試驗方法20-21
• 2.2.4 微觀結(jié)構(gòu)分析方法21-22
• 第3章 SiC加入對Al-Cu-Mg鋁合金微觀結(jié)構(gòu)的影響22-28
• 3.1 Al-Cu-Mg鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)22-24
• 3.2 SiCp/Al-Cu-Mg復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)24-26
• 3.3 SiC顆粒的加入對Al-Cu-Mg鋁合金微觀結(jié)構(gòu)的影響作用26-28
• 第4章 Al-Cu-Mg鋁合金與SiC_P/Al-Cu-Mg復(fù)合材料的腐蝕行為研究28-77
• 4.1 Al-Cu-Mg鋁合金及SiC_P/Al-Cu-Mg復(fù)合材料均勻腐蝕行為研究28-32
• 4.1.1 Al-Cu-Mg及SiC_P/Al-Cu-Mg在3.5wt.% NaCl溶液中均勻腐蝕行為28-29
• 4.1.2 Al-Cu-Mg與SiC_P/Al-Cu-Mg在聚磺鉆井液中均勻腐蝕行為29-30
• 4.1.3 Al-Cu-Mg鋁合金與SiC_P/Al-Cu-Mg復(fù)合材料均勻腐蝕行為分析30-32
• 4.2 Al-Cu-Mg鋁合金與SiC_P/Al-Cu-Mg復(fù)合材料點蝕行為及機理研究32-69
• 4.2.1 Al-Cu-Mg與SiC_P/Al-Cu-Mg在3.5wt.% NaCl溶液中點蝕行為研究32-45
• 4.2.1.1 Al-Cu-Mg鋁合金在3.5 wt.% NaCl溶液中點蝕行為32-39
• 4.2.1.2 SiC_P/Al-Cu-Mg復(fù)合材料在3.5wt.% NaCl溶液中點蝕行為39-45
• 4.2.2 Al-Cu-Mg與SiC_P/Al-Cu-Mg在聚磺鉆井液中點蝕行為研究45-54
• 4.2.2.1 Al-Cu-Mg鋁合金在聚磺鉆井液中的點蝕行為45-49
• 4.2.2.2 SiC_P/Al-Cu-Mg復(fù)合材料在聚磺鉆井液中的點蝕行為49-54
• 4.2.3 Al-Cu-Mg鋁合金和SiC_P/Al-Cu-Mg復(fù)合材料點蝕行為對比研究54-59
• 4.2.4 Al-Cu-Mg鋁合金和SiC_P/Al-Cu-Mg復(fù)合材料點蝕機理探討59-69
• 4.3 Al-Cu-Mg鋁合金與SiC_P/Al-Cu-Mg復(fù)合材料晶間腐蝕行為研究69-77
• 4.3.1 Al-Cu-Mg鋁合金晶間腐蝕行為70-72
• 4.3.2 SiC_P/Al-Cu-Mg復(fù)合材料晶間腐蝕行為72-75
• 4.3.3 Al-Cu-Mg與SiCp/Al-Cu-Mg耐晶間腐蝕性能對比及機理探討75-77
• 第5章 結(jié)論與展望77-79
• 5.1 研究結(jié)論77-78
• 5.2 今后研究工作展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻80-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果86

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本文編號：282412