本发明属于合金材料,具体而言,涉及一种防皂化破乳的高熵合金及其制备方法。
背景技术:
1、随着深海技术的不断发展和能源需求的日益增长,深水油气田的开发已成为当今石油工业的重要领域。然而,在深水油气田的开发过程中,油井及周边环境的复杂性使得油井油管内外壁部位容易结垢,成为制约油田高效、安全生产的重要因素。在深水环境下,油井及周边环境的温度、压力、ph和溶解氧等因素会不断发生变化。这些因素的波动不仅影响了油气的开采效率,更直接导致了油井油管内外壁结垢现象的频发。结垢不仅会降低油井的产能,增加开采难度,还会对设备造成严重的腐蚀和损坏,甚至可能引发重大安全事故。油田结垢问题的严重性不容忽视。它不仅增加了油气田的开发成本,包括设备维护、更换和停产等费用,还可能导致油田生产效益的降低,严重影响油田的经济效益。
2、因此,针对深水油气田开发过程中的结垢问题,采取针对性的防皂化破乳措施显得尤为重要。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题,提供一种防皂化破乳的高熵合金制备方法。
2、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
3、本发明的一个方面提供了一种防皂化破乳的高熵合金,按照重量百分比计,所述合金的原料组成及含量为ni 5~10%、zn 5~25%、w 1~5%、ti 1~8%、sn 0.1~5%、pb0.05~1%、au 0.01~0.05%,以及余量的铜和其他不可避免的杂质,所述杂质含量不高于0.01%。
4、本发明的另一个方面提供了一种防皂化破乳的高熵合金的制备方法,所述方法包括以下步骤:
5、s1:按照各原料组分的比例称重,然后将各原料混合并球磨得到混合金属粉末;
6、s2:将混合金属粉末干燥后倒入熔炼炉中冶炼,冶炼完成后倒入模具中成型,得到合金料棒;
7、s3:将所得合金料棒取出冷却,其中冷却过程中外加脉冲磁场,得到合金棒。
8、在本发明的一个优选实施例中,步骤s1中所述金属原料纯度≥99.9%。
9、在本发明的一个优选实施例中,步骤s1中所述球磨条件为:球料比为1:(0.1~0.3),转速为200~400rpm,时间为20~40h。
10、在本发明的一个优选实施例中,步骤s2中所述熔炼炉为感应熔炼炉。
11、在本发明的一个优选实施例中,所述感应熔炼炉条件为:操作电压为350~450v,电流为1900a~2000a。
12、在本发明的一个优选实施例中,步骤s2中所述冶炼条件为:温度350~3500℃,时间40~80min,搅拌,氩气通入量8-12m3。
13、在本发明的一个优选实施例中,所述冶炼温度的升温过程为:首先以5~15℃/min升温速率升温至400~500℃后保温10~20min,随后以10~15℃/min的升温速率升温至1400~1500℃后保温10~20min,最后以10~15℃/min的升温速率升温至3000~3500℃后保温20~40min。
14、在本发明的一个优选实施例中,步骤s2中所述模具直径为100~120cm,模具高度为300~360cm。
15、在本发明的一个优选实施例中,步骤s3中所述脉冲磁场条件为:强度为20~30mt,频率为20~40hz,占空比为30~50%。
16、借由上述技术方案,本发明至少具有下列优点:
17、1、本发明的合金以铜、锌为主要成分,通过添加少量金属元素例如铅、金、钨等能够提高合金的强度。钨最重要的优点是有良好的高温强度,对熔融碱金属和蒸气有良好的耐蚀性能。但是,它同时也具有塑性-脆性转变温度较高,在室温下难以塑性加工的缺点。而铅和金除了具有高稳定性之外,还具有较高的塑性,因此通过添加铅和金能够克服钨所具有的缺点,从而使得得到的合金强度高,且可塑性好。
18、2、本发明在金属粉末干燥的过程中采用喷雾干燥法结合两段惰性气体将各金属原料制备成多孔粉体,随后通过感应熔炼炉熔炼加热温度均匀,烧损少,金属成分均匀,质量高。另外,本发明在金属料棒冷却的过程中施加脉冲磁场,能够降低钉轧作用,进而降低合金内部的缺陷。本发明的脉冲磁场条件是经过多轮筛选后得到的最佳优化条件,该条件的施加能够明显提高合金的性能。
19、上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
1.一种防皂化破乳的高熵合金,其特征在于,按照重量百分比计,所述合金的原料组成及含量为ni 5~10%、zn 5~25%、w 1~5%、ti 1~8%、sn 0.1~5%、pb 0.05~1%、au0.01~0.05%,以及余量的铜和其他不可避免的杂质,所述杂质含量不高于0.01%。
2.一种根据权利要求1所述的防皂化破乳的高熵合金的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤s1中所述金属原料纯度≥99.9%。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤s1中所述球磨条件为:球料比为1:(0.1~0.3),转速为200~400rpm,时间为20~40h。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤s2中所述熔炼炉为感应熔炼炉。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述感应熔炼炉条件为:操作电压为350~450v,电流为1900a~2000a。
7.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤s2中所述冶炼条件为:温度350~3500℃,时间40~80min,搅拌,氩气通入量8~12m3。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述冶炼温度的升温过程为:首先以5~15℃/min升温速率升温至400~500℃后保温10~20min,随后以10~15℃/min的升温速率升温至1400~1500℃后保温10~20min,最后以10~15℃/min的升温速率升温至3000~3500℃后保温20~40min。
9.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤s2中所述模具直径为100~120cm,模具高度为300~360cm。
10.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤s3中所述脉冲磁场条件为:强度为20~30mt,频率为20~40hz,占空比为30~50%。
