一種智能降解鎂合金材料及其制備方法和應用與流程

技術特征：

1.一種智能降解鎂合金材料，其特征在于：所述鎂合金中各元素的質量百分含量如下：

2.根據權利要求1所述的智能降解鎂合金材料，其特征在于：所述鎂合金中各元素的質量百分含量為：Al：3％～8％；Zn：0.8％～1.2％；Ga：1％～2％；In：0.1％～0.5％；Fe：0.1～0.5％；Cu：0.2～0.6％，Ni：0.1％；Sn：0.1％；Ca：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％；Mg余量。

3.根據權利要求1所述的智能降解鎂合金材料，其特征在于：所述鎂合金中各元素的質量百分含量為：Al：9％～12％；Zn：0.8％～1.2％；Ga：1.5％～2％；In：0.3％～0.5％；Fe：0.1～0.5％；Cu：0.4～0.6％，Ni：0.1％；Sn：0.1％；Ca：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％；Mg余量。

4.根據權利要求1所述的智能降解鎂合金材料，其特征在于：所述鎂合金中各元素的質量百分含量為：Al：3％～9％；Sr：0.1％～7％；Ca：0.1％～5％；Ga：0.8％～1.6％；In：0.2％～0.8％；Fe：0.1～0.5％；Cu：0.4～0.6％，Ni：0.1％；Sn：0.1％；Zn：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％；Mg余量。

5.根據權利要求1所述的智能降解鎂合金材料，其特征在于：所述鎂合金中各元素的質量百分含量為：Zn：4％～6％；Ga：1％～2％；In：0.4％～0.6％；Zr：0.4％～0.6％，Cu：0.2％，Ni：0.1％；Fe:0.1％；Al：0.5％；Sn：0.1％；Ca：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％；Mg余量。

6.根據權利要求1所述的智能降解鎂合金材料，其特征在于：所述鎂合金中各元素的質量百分含量為：Sn：2％～6％；Ca:1％～3％；Ga：0.8％～1.5％；In：0.1％～0.4％；Cu：0.2～0.3％；Ni：0.1％；Fe:0.1％；Al：0.5％；Zn：0.2％；La：0.01％；Er：0.01％；Mg余量。

7.根據權利要求1所述的智能降解鎂合金材料，其特征在于：所述鎂合金中各元素的質量百分含量為：Zn：3％～8％；Y:1％～3％；Ce:0.8％～1.5％；Ga：1.2％～2.0％；In：0.2％～0.5％；Cu：0.2～0.4％；Ni：0.1％；Fe:0.1％；Al：0.5％；Sn：0.1％；Ca：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％；Mg余量。

8.根據權利要求1所述的智能降解鎂合金材料，其特征在于：所述鎂合金中各元素的質量百分含量為：Dy：6％～14％；Nd:2％～5％；Gd:0％～5％；Zr:0.2％～0.6％；Ga：1％～1.8％；In：0.1％～0.6％；Cu：0.2％，Ni：0.1％；Fe:0.1％；Al：0.5％；Zn：0.2％；Sn：0.1％；Ca：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％；Mg余量。

9.根據權利要求1所述的智能降解鎂合金材料，其特征在于：所述鎂合金中各元素的質量百分含量為：Gd：6％～12％；Y:1％～5％；Zn:0.2％～1.6％；Zr:0.2％～0.6％；Ga：1％～1.8％；In：0.1％～0.6％；Ni：0.1％～0.6％；Cu：0.2％，Fe:0.1％；Al：0.5％～12％；Sn：0.1％；Ca：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％；Mg余量。

10.根據權利要求1所述的智能降解鎂合金材料，其特征在于：所述鎂合金中各元素的質量百分含量為：Nd：1％～4％；Ce:0％～0.5％；Zn:1％～7％；Al：0.5％～6％；Zr:0.2％～0.6％；Ga：1.2％～1.8％；In：0.3％～0.6％；Ni：0.1％；Cu：0.2％，Fe:0.1％；Sn：0.1％；Ca：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％；Mg余量。

11.一種根據權利要求1所述的智能降解鎂合金材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1)按照智能降解鎂合金材料中各元素的質量百分含量進行配置，其中Mg、Al、Zn、Sn、Ca、Gd、Dy、Y、Nd、La、Ce、Sr、Ni、Ga、In、Fe、Cu均以單質的形式加入，其余均以中間合金的形式加入；

2)首先將純Mg、Al、Zn、Ca加熱到660℃～700℃，在Ar+0.2％SF₆保護下進行熔煉，然后繼續(xù)加熱至750℃～780℃；加入高熔點合金元素Gd、Dy、Y、Nd、La、Er、Ce、Sr、Ni、Fe、Cu、Zr，靜置20min以上；

3)待合金完全熔化后將合金溶液降溫至740℃～760℃利用旋轉噴吹和Ar或N₂進行精煉，精煉時間為15～20min，然后靜置20min后扒渣，然后合金溶液繼續(xù)降溫至700℃～720℃待用；

4)然后加入Sn、Ga、In低熔點合金元素，待合金熔化后在坩堝底部進行輕輕攪拌使其成分均勻一致；

5)檢測合金成分，成分合格后待澆注；

6)采用鑄造工藝制備出設計產品；

7)根據產品需求，對上述加工成品進行陽極氧化處理。

12.根據權利要求11所述的制備方法，其特征在于：所述步驟6)的鑄造工藝包括如下三種之一：

一、采用擠壓鑄造工藝鑄造，澆注溫度700℃～720℃，模具溫度為250℃～350℃，壓強為80～180MPa，保壓時間為1～2min，可以直接制備出近成形毛坯，然后加工制備成產品；

二、采用金屬型鑄造，澆注溫度690℃～710℃，模具溫度為200℃～300℃，可以直接制備出棒料或管料或板材，然后加工制備成產品；

三、采用半連續(xù)鑄造制備鎂合金鑄錠，具體制備工藝如下：針對稀土合金總含量＜1％的低稀土含量合金材料，澆注溫度670℃～710℃，鑄造速度80mm/min～150mm/min，冷卻強度1m³/h～5m³/h；針對稀土合金總含量≥1％的高稀土含量合金材料，澆注溫度700℃～750℃，鑄造速度60mm/min～120mm/min，冷卻強度3m³/h～10m³/h，通過上述工藝制備出Φ150mm～Φ600mm鎂合金鑄錠。

13.根據權利要求11所述的制備方法，其特征在于：所述鑄造工藝二)中制備的棒料或管料還可進行擠壓或壓力加工制備變形智能降解鎂合金材料，且可通過后續(xù)熱處理進一步調控合金的性能，然后通過加工制備出設計產品。

14.根據權利要求11所述的制備方法，其特征在于：所述鑄造工藝三)制備的鎂合金鑄錠還需進行以下步驟處理：

a、在360℃～530℃等溫加熱18h～36h進行均勻化處理，然后空冷；

b、將上述鎂合金鑄錠在400℃～500℃等溫加熱1h～3h，然后放入擠壓模具進行擠壓變形，模具預熱溫度200℃～300℃，根據產品設計要求擠壓成Φ20mm～Φ150mm的棒料或管料或寬度≤600mm板材；

c、將上述擠壓棒料或管料或板材進行350℃～550℃×2～5h+160℃～300℃×12～36h熱處理；

d、將上述熱處理棒料或管料或板材按照產品設計尺寸加工成成品。

15.一種根據權利要求1至10任一權利要求所述的智能降解鎂合金材料的應用，其特征在于：所述智能降解鎂合金材料可用于加工成石油、頁巖氣開采井下工具，包括油氣藏井下工具用的智能降解壓裂球、智能降解氣舉閥、智能降解球座、智能降解孔槍組件、智能降解錨定工具或智能降解壓裂套管。