微量稀土元素对049和7055系合金的常规和热暴露后的性能影响

作     者：徐闻慧 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：崔建忠;王向杰

授予年度：2017年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：049系合金 7055系合金 稀土元素 力学性能 热暴露 

摘      要：随着能源开发和石油工业的不断发展,深井钻探已成为采油技术的重要方法。对高强、轻质铝合金钻杆的需求日益增加。本研究面临这一需求,主要研究微量稀土元素对Al-Cu-Li系合金049和7055合金常规力学性能和热暴露后性能的影响,为深井钻探铝合金钻杆的合金选择提供理论依据和实验基础。论文的主要结果如下:（1）含 0.4wt.%Ag（049）的合金 1、含 0.2wt.%Ag+0.05wt.%La 的合金 2、含 0.1wt.%La无Ag的合金3经T6处理后,三种合金的强度分别为611.13MPa、615.55MPa和591.91MPa;T8处理后,三种合金的强度分别为642.43MPa、627.36MPa和616.62MPa,表明Ag 比 La对049系合金有更好的强化效果;（2）含0.4wt.%Ag（049）的合金1在175℃和190℃热暴露24h,强度升高,36h后与T6态持平然后降低;含0.4wt.%Ag（049）的合金1在175℃和190℃热暴露24h,强度升高,36h后与T6态持平然后降低;添加0.2wt.%Ag+0.05wt.%La的合金2在175℃热暴露24h,强度升高,36h后与T6态持平,然后降低,在190℃热暴露时,随时间增加,强度一致下降。含0.1wt.%La无Ag的合金3随热暴露时间增加,强度一致下降;（3）采用La取代Ag的合金3在T6和T8态的强度分别为591.91MPa和616.62MPa,190℃热暴露36h,强度还保持在532.62MPa水平,可以满足石油钻杆的要求,合金的生产成本可以显著降低;（4）添加稀土元素后,7055系合金的二次枝晶间距都得到一定程度的细化;（5）7055合金,添加Ag的合金5,添加Yb的合金6,添加Ce的合金7,添加La的合金8,添加Y的合金9及添加Pr的合金,130℃时效处理后的抗拉强度峰值分别为 691.68MPa、684.74MPa、711.12MPa、711.32MPa、697.81MPa、696.15MPa 和682.43MPa,对提高合金强度影响作用由大到小排列顺序为:CeYbLaPrAgY;（6）所研究的7055系合金在160℃热暴露后,随着时间的延长,合金强度下降,但36h后,合金强度下降缓慢,热暴露60h后强度均能保持在537.42MPa以上。