鈦合金鉆桿具有密度低、強(qiáng)韌性好、耐疲勞及腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn),是當(dāng)前油氣工業(yè)研究的熱點(diǎn)。本文通過力學(xué)性能測試,OM、SEM、XRD、TEM等表征方法研究了熱處理工藝對(duì)TA15X鈦合金鉆桿組織與性能的影響,并且對(duì)實(shí)物進(jìn)行了評(píng)價(jià)研究。結(jié)果表明:TA15X鈦合金鉆桿材料鑄態(tài)為片層組織,鍛態(tài)為雙態(tài)組織,擠壓態(tài)為片層組織,T_α/β相變溫度為970℃。在相變點(diǎn)之下壓縮外力的作用下,片層組織位錯(cuò)密度增加形成亞晶界和熱溝槽,β相切入α相使得片層組織球化。（1）隨著退火溫度的升高,強(qiáng)度提高,延伸率下降;空冷后片層α相體積分?jǐn)?shù)下降,尺寸變細(xì)短,水冷之后β相轉(zhuǎn)變的針狀馬氏體α′體積分?jǐn)?shù)增加,且尺寸變細(xì)長,原始魏氏組織轉(zhuǎn)變?yōu)榻W(wǎng)籃組織。當(dāng)退火溫度為900℃的時(shí)候,強(qiáng)度提高100MPa,空冷后延伸率也可達(dá)13%,綜合性能較好。雙重退火之后,強(qiáng)度提高,韌性下降。（2）隨著固溶溫度的升高,片層α相轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪?并且片層α相的尺寸寬度變寬,強(qiáng)度降低,塑性升高,位錯(cuò)從α相上面滑移到α/β界面處,提高了強(qiáng)度。（3）時(shí)效處理后,TA15X鈦合金鉆桿材料的β晶粒尺寸增加,晶界清晰,α相集束現(xiàn)象消失,晶界α相消... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同金屬的溫度-比強(qiáng)度關(guān)系

第一章緒論3時(shí)，鋼鉆桿的理論下井深度為12500m~15000m。三種材質(zhì)的鉆桿相比，鋁合金鉆桿的屈服強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鈦合金鉆桿與鋼鉆桿，屈服強(qiáng)度大于600MPa之后同等強(qiáng)度下鈦合金鉆桿的下井深度是最大的，這對(duì)于深井超深井具有廣闊的應(yīng)用前景。010020030040050060070080090010001100120060000550005000045000400003500030000250002000015000100005000012500m15000m25200m35300m22000m理論下入深度/m屈服強(qiáng)度/MPa鋁合金鈦合金鉆井液密度2.0g/cm3鉆井液密度1.0g/cm3----鋼鉆桿50000m圖1-2鉆井液密度對(duì)51/2in-鉆桿最大允許下入深度影響規(guī)律[17]1.3鈦合金鉆桿材料熱處理組織控制理論純Ti在固態(tài)有兩種同素異構(gòu)體，低溫下為密排六方晶格的α相，如圖1-3（a）所示，高溫下為體心立方晶格的β相，如圖1-3（b）所示。在882.5℃發(fā)生α相到β相的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。不同的合金元素對(duì)鈦合金α/β相變點(diǎn)有影響，可提高或者降低鈦合金相變點(diǎn)，鈦合金固態(tài)相變過程也較為復(fù)雜。圖1-3鈦合金兩種結(jié)構(gòu)（a）α相-HCP（b）β相-BCC鈦合金高溫β相在快速冷卻（淬火）過程中的相變：由于合金化元素成分的不同，體心立方結(jié)構(gòu)的β相可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱今R氏體α′相、斜方馬氏體α〞相、硬脆ω相或亞穩(wěn)態(tài)的過冷β相。(1)形成馬氏體：α相穩(wěn)定化元素過飽和的固溶體為鈦合金的馬氏體。β(a)(b)

出現(xiàn)ω相。鈦合金從高溫β相區(qū)快速冷卻淬火會(huì)形成六方馬氏體α′相、斜方馬氏體α″相、硬脆ω相以及βm相，統(tǒng)稱為鈦合金的亞穩(wěn)定相。在熱力學(xué)知識(shí)中，這幾種亞穩(wěn)定相是不會(huì)穩(wěn)定存在的，受熱會(huì)發(fā)生相變，并且相變過程較為復(fù)雜。受到合金成分與熱處理工藝的影響，這幾種不同的亞穩(wěn)定相相變過程是不相同的，但是最終的相變結(jié)果還是會(huì)形成平衡態(tài)的α+β相，只是α相和β相的體積分?jǐn)?shù)有不同。歸納起來，不同成分的鈦合金從高溫β相區(qū)淬火，可以得到六種不同的物相，即α′、α〞、α〞＋βm、α〞＋β(ω)、β(ω)、βm，如圖1-4。圖1-4鈦合金各相在快速冷卻（水冷）時(shí)演變過程鈦合金高溫β相在慢冷（空冷或者爐冷）過程中的相變：當(dāng)β穩(wěn)定元素含量小于Cα的合金，爐冷的溫度不管從多少攝氏度開始，當(dāng)冷卻到室溫的時(shí)候，其平衡態(tài)組織均為單一的α相。當(dāng)冷卻方式為空冷時(shí)，室溫平衡態(tài)組織中還保留了一部分亞穩(wěn)β相，這是由于相比爐冷，空時(shí)的冷速較快，β相向α相的轉(zhuǎn)變不完全。當(dāng)合金的范圍為Cα～B時(shí)，從高溫β相區(qū)慢冷析出的一些α相，被稱作次生αs相，次生αs相對(duì)鈦合金的性能影響較大，隨著冷卻溫度的降低，次生αs相的體積分?jǐn)?shù)增加，α相的體積分?jǐn)?shù)相對(duì)減少。當(dāng)冷卻到室溫時(shí)，兩相分別達(dá)到各自平衡濃度，室溫得到αTβ

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3336888