本發(fā)明屬于鎂合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能降解鎂合金材料，同時(shí)涉及該材料的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，世界各國對(duì)能源需求量急劇攀升。優(yōu)質(zhì)天然氣儲(chǔ)量嚴(yán)重不足，逐年降低的儲(chǔ)采比使得新增可采儲(chǔ)量難以滿足日益增長的消費(fèi)需求，我國尤為突出。目前世界上緩解石油供求矛盾主要有兩種方法：一是尋找新的原油地質(zhì)儲(chǔ)量；另一種方法是提高現(xiàn)有油田的采收率。石油是一種不可再生能源，因此通過技術(shù)革新提高現(xiàn)有油田采收率是一種行之有效的方法。水平井可以增加井筒與油層的接觸面積、提高油氣的產(chǎn)量和最終的采收率，成為提高低滲透油氣藏水平井產(chǎn)量的有效方式之一。常規(guī)的水平井分段壓裂技術(shù)中的壓裂工具被設(shè)計(jì)為一種執(zhí)行臨時(shí)“結(jié)構(gòu)功能”的關(guān)鍵工具，常規(guī)的壓裂工具隨后需要通過人工剔除，耗時(shí)長，成本高，而且剔除物易于形成堵塞。

經(jīng)查，現(xiàn)有公開號(hào)為CN104004950 A的發(fā)明專利提供了《生產(chǎn)油田可降解合金以及相關(guān)產(chǎn)品的方法》，該方法包括添加一種或多種合金化產(chǎn)物至鋁或者鋁合金熔體中，在該鋁或鋁合金熔體中溶解該合金化產(chǎn)物，從而形成可降解合金熔體；以及固化該可降解合金熔體以形成可降解合金。該專利的核心是通過在鋁及鋁合金中大量添加合金元素達(dá)到破壞鋁合金氧化膜實(shí)現(xiàn)在油田等特殊環(huán)境下可降解，因?yàn)殇X在中性介質(zhì)中表面會(huì)生成致密鈍化膜，造成鋁鈍化，不易腐蝕，需要添加大量的Ga、In等昂貴金屬，同時(shí)該發(fā)明中提出添加Hg、Sb、Tl等有害元素，其制備及使用過程對(duì)人體或環(huán)境危害較大。

還有公開號(hào)為CN 104004950 A的發(fā)明專利《一種易溶性鎂合金材料及其制造方法和應(yīng)用》，該發(fā)明提供的材料包括如下組分Al、Li、Ca、Zn、In、Ga、Si、Zr等元素，該發(fā)明還公開了該易溶性鎂合金材料的制備方法，該發(fā)明利用了鎂合金易于腐蝕的特點(diǎn)，通過合金設(shè)計(jì)能夠滿足腐蝕性能的要求，但井下工具同時(shí)要滿足150℃條件下具有足夠的強(qiáng)度要求實(shí)現(xiàn)“結(jié)構(gòu)功能”。根據(jù)鎂合金的性能特點(diǎn)，該發(fā)明給出的合金組合很難具有較高的高溫性能，同時(shí)該發(fā)明中實(shí)例說明中未提及材料的性能。

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種高性能智能降解鎂合金材料，同時(shí)給出該材料的制備方法及產(chǎn)品的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種具有較寬的力學(xué)性能、腐蝕性能調(diào)控空間的智能降解鎂合金材料，該材料在中性介質(zhì)中具有較快的腐蝕速率，通過材料制備、加工可作為石油、頁巖氣等井下工具，同時(shí)該材料適用于海洋“臨時(shí)結(jié)構(gòu)件”等其他智能降解領(lǐng)域。

本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供一種上述智能降解鎂合金材料的制備方法，制備的鎂合金材料在中性介質(zhì)中具有較快的腐蝕速率，通過材料制備、加工可作為石油、頁巖氣等井下工具，同時(shí)該材料適用于海洋“臨時(shí)結(jié)構(gòu)件”等其他智能降解領(lǐng)域。

本發(fā)明所要解決的第三個(gè)技術(shù)問題是提供一種上述智能降解鎂合金材料的應(yīng)用。

本發(fā)明解決上述第一個(gè)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：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(zhì)量百分含量如下：

Al 0.5％～12％；Zn 0.2％～7.8％；Sn 0.1％～10.7％；Ca 0.1％～3％；

Gd 0％～23.49％；Dy 0％～25.3％；Y 0％～8.75％；Nd 0％～33％；

La 0.01％～16.5％；Ce 0％～20.5％；Sr 0％～18.4％；Er 0.01％～1％；

Zr 0.01％～0.6％；Ni 0.1％～2％；Ga 0.5％～5％；In 0.05％～2％；

Fe 0.1％～0.8％；Cu 0.2％～1％；Mg 余量。

作為優(yōu)選，所述鎂合金中各元素的質(zhì)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。

作為優(yōu)選，所述鎂合金中各元素的質(zhì)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。

作為優(yōu)選，所述鎂合金中各元素的質(zhì)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。

作為優(yōu)選，所述鎂合金中各元素的質(zhì)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。

作為優(yōu)選，所述鎂合金中各元素的質(zhì)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。

作為優(yōu)選，所述鎂合金中各元素的質(zhì)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。

作為優(yōu)選，所述鎂合金中各元素的質(zhì)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。

作為優(yōu)選，所述鎂合金中各元素的質(zhì)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％，F(xiàn)e:0.1％；Al：0.5％～12％；Sn：0.1％；Ca：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％；Mg余量。

作為優(yōu)選，所述鎂合金中各元素的質(zhì)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％，F(xiàn)e:0.1％；Sn：0.1％；Ca：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％；Mg余量。

本發(fā)明解決上述第二個(gè)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種上述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(zhì)量百分含量進(jìn)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(zhì)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(hù)下進(jìn)行熔煉，然后繼續(xù)加熱至750℃～780℃；加入高熔點(diǎn)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(zhuǎn)噴吹和Ar(N₂)進(jìn)行精煉，精煉時(shí)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(diǎn)合金元素，待合金熔化后在坩堝底部進(jìn)行輕輕攪拌使其成分均勻一致；

5)檢測(cè)合金成分，成分合格后待澆注；

6)采用鑄造工藝制備出設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

7)根據(jù)產(chǎn)品需求，對(duì)上述加工成品進(jìn)行陽極氧化處理。

作為優(yōu)選，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(qiáng)為80～180MPa，保壓時(shí)間為1～2min，可以直接制備出近成形毛坯，然后少量加工制備成產(chǎn)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(chǎn)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(duì)低稀土含量合金(稀土合金總含量＜1％)材料，澆注溫度670℃～710℃，鑄造速度80mm/min～150mm/min，冷卻強(qiáng)度1m³/h～5m³/h；針對(duì)高稀土含量合金(稀土合金總含量≥1％)材料，澆注溫度700℃～750℃，鑄造速度60mm/min～120mm/min，冷卻強(qiáng)度3m³/h～10m³/h，通過上述工藝制備出Φ150mm～Φ600mm鎂合金鑄錠。

作為優(yōu)選，所述鑄造工藝(二)中制備的棒料或管料還可進(jìn)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(jìn)一步調(diào)控合金的性能，然后通過加工制備出設(shè)計(jì)產(chǎn)品。

作為改進(jìn)，所述鑄造工藝(三)制備的鎂合金鑄錠還需進(jìn)行以下步驟處理：

a、在360℃～530℃等溫加熱18h～36h進(jìn)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(jìn)行擠壓變形，模具預(yù)熱溫度200℃～300℃，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求擠壓成Φ20mm～Φ150mm的棒料或管料或?qū)挾取?00mm板材；

c、將上述擠壓棒料或管料或板材進(jìn)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(chǎn)品設(shè)計(jì)尺寸加工成成品；

本發(fā)明解決上述第三個(gè)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種上述智能降解鎂合金材料的應(yīng)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。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)該合金具有較寬的力學(xué)性能、腐蝕性能調(diào)控空間，能夠滿足不同地質(zhì)條件、不同油氣井、不同工況的要求；

(2)通過微量添加Ga、In和Sn等低熔點(diǎn)或高電位差合金元素能夠有效調(diào)控合金的腐蝕性能，實(shí)現(xiàn)腐蝕速率的智能控制和均勻腐蝕；

(3)根據(jù)不同產(chǎn)品的工藝特點(diǎn)及性能要求，提出不同鑄造方式，而且提出通過擠壓變形、熱處理、陽極氧化等工藝進(jìn)一步改善合金的力學(xué)性能和腐蝕性能，滿足不同地質(zhì)條件、不同油氣井、不同工況的要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的制備工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

按以下合金成分配比進(jìn)行原料配置：Al：8％；Zn：1％；Ga：1.5％；In：0.2％；Fe：0.3％；Cu：0.2％，Ni：0.1％；Sn：0.1％；Ca：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％，其余為Mg。其工藝按如下進(jìn)行：

(1)首先將純Mg、Al、Zn、Ca加熱到660℃～700℃，在Ar+0.2％SF₆保護(hù)下進(jìn)行熔煉，然后繼續(xù)加熱至750℃～780℃；加入高熔點(diǎn)Ni、Fe、Cu、La、Er(以Al-Er合金形式加入)等合金元素，并用攪拌棒輕輕攪拌，靜置20min以上；

(2)待合金完全熔化后將合金溶液降溫至740℃～760℃利用旋轉(zhuǎn)噴吹和Ar(N₂)進(jìn)行精煉，精煉時(shí)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；

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

(4)檢測(cè)合金成分，成分合格后待澆注；

(5)將檢驗(yàn)合格的鋁合金熔體繼續(xù)降溫至670℃～710℃，然后澆注到半連續(xù)鑄錠機(jī)結(jié)晶器中，結(jié)晶器尺寸為Φ455mm，具體鑄造工藝為澆注溫度670℃～710℃，鑄造速度120mm/min～150mm/min，冷卻強(qiáng)度1.5m³/h。

(6)將上述制備的鎂合金鑄錠在400℃等溫加熱24h進(jìn)行均勻化處理，然后空冷；

(7)將上述鎂合金鑄錠車去表面的氧化表皮，截去鑄錠首尾部分，然后在400℃等溫加熱1h～2h，然后放入擠壓模具進(jìn)行擠壓變形，模具預(yù)熱溫度200℃～250℃，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求擠壓成Φ65mm或Φ95/Φ40mm的棒料或管料；

(8)將上述Φ65mm的棒料加工成Φ60mm的壓裂球，將Φ95/Φ40mm的管料按設(shè)計(jì)尺寸加工成壓裂球座。

(9)將上述產(chǎn)品進(jìn)行400℃×2h+177℃×16h熱處理；產(chǎn)品的力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度≥250MPa，伸長率≥5％，抗壓強(qiáng)度≥280MPa，100℃1％-15％的KCl溶液中降解速率為800-1200mg/cm²/Day。

(10)根據(jù)產(chǎn)品需求，對(duì)上述加工成品進(jìn)行陽極氧化處理或直接使用。

實(shí)施例2

按以下合金成分配比進(jìn)行原料配置：Al：10％；Zn：1％；Ga：1.8％；In：0.4％；Fe：0.2％；Cu：0.5％，Ni：0.1％；Sn：0.1％；Ca：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％，其余為Mg。其工藝按如下進(jìn)行：

(1)首先將純Mg、Al、Zn、Ca加熱到680℃～700℃，在Ar+0.2％SF₆保護(hù)下進(jìn)行熔煉，然后繼續(xù)加熱至750℃～780℃；加入高熔點(diǎn)Ni、Fe、Cu、La、Er(以Al-Er合金形式加入)等合金元素，并用攪拌棒輕輕攪拌，靜置20min以上；

(2)待合金完全熔化后將合金溶液降溫至750℃～760℃利用旋轉(zhuǎn)噴吹和Ar(N₂)進(jìn)行精煉，精煉時(shí)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；

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

(4)檢測(cè)合金成分，成分合格后待澆注；

(5)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(qiáng)為120～180MPa，保壓時(shí)間為2min，可以直接制備出智能降解射孔槍組件近成形毛坯，然后少量加工制備成產(chǎn)品；

(6)將上述產(chǎn)品進(jìn)行420℃×2h+180℃×18h熱處理；產(chǎn)品的力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度≥200MPa，伸長率≥4％，抗壓強(qiáng)度≥250MPa，100℃1％-15％的KCl溶液中降解速率為1000-1400mg/cm²/Day。

(7)根據(jù)產(chǎn)品需求，對(duì)上述加工成品進(jìn)行陽極氧化處理或直接使用。

實(shí)施例3

按以下合金成分配比進(jìn)行原料配置：Al：6％；Sr：4.5％；Ga：0.8％；In：0.3％；Fe：0.1％；Cu：0.5％，Ni：0.1％；Sn：0.1％；Ca：1.5％；Zn：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％，其余為Mg。其工藝按如下進(jìn)行：

(1)首先將純Mg、Al、Zn、Ca加熱到680℃～700℃，在Ar+0.2％SF₆保護(hù)下進(jìn)行熔煉，然后繼續(xù)加熱至750℃～780℃；加入高熔點(diǎn)Ni、Fe、Cu、La、Er(以Al-Er合金形式加入)等合金元素，并用攪拌棒輕輕攪拌，靜置20min以上；

(2)待合金完全熔化后將合金溶液降溫至750℃～760℃利用旋轉(zhuǎn)噴吹和Ar(N₂)進(jìn)行精煉，精煉時(shí)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；

(3)然后加入Sr、Ca、Sn、Ga、In等低熔點(diǎn)合金元素，待合金熔化后在坩堝底部進(jìn)行輕輕攪拌使其成分均勻一致；

(4)檢測(cè)合金成分，成分合格后待澆注；

(5)采用金屬型鑄造，澆注溫度690℃～710℃，模具溫度為200℃～300℃，可以直接制備出管料，然后加工制備智能降解球座；

(6)將上述產(chǎn)品進(jìn)行460℃×2h+170℃×12h熱處理；產(chǎn)品的力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度≥220MPa，伸長率≥5％，抗壓強(qiáng)度≥260MPa，100℃1％-15％的KCl溶液中降解速率為1200-1600mg/cm²/Day。

(7)根據(jù)產(chǎn)品需求，對(duì)上述加工成品進(jìn)行陽極氧化處理或直接使用。

實(shí)施例4

按以下合金成分配比進(jìn)行原料配置：Sn：5％；Ca：2％；Zn：1％；Ga：1.2％；In：0.3％；Fe：0.1％；Cu：0.3％，Ni：0.1％；Al：0.5％；La：0.01％；Er：0.01％，其余為Mg。其工藝按如下進(jìn)行：

(1)首先將純Mg、Al、Zn、Ca加熱到680℃～700℃，在Ar+0.2％SF₆保護(hù)下進(jìn)行熔煉，然后繼續(xù)加熱至750℃～780℃；加入高熔點(diǎn)Ni、Fe、Cu、La、Er(以Al-Er合金形式加入)等合金元素，并用攪拌棒輕輕攪拌，靜置20min以上；

(2)待合金完全熔化后將合金溶液降溫至750℃～760℃利用旋轉(zhuǎn)噴吹和Ar(N₂)進(jìn)行精煉，精煉時(shí)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；

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

(4)檢測(cè)合金成分，成分合格后待澆注；

(5)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(qiáng)為150～180MPa，保壓時(shí)間為2min，可以直接制備出智能降解錨定工具近成形毛坯，然后少量加工制備成產(chǎn)品；

(6)將上述產(chǎn)品進(jìn)行480℃×2h+200℃×18h熱處理；產(chǎn)品的力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度≥240MPa，伸長率≥5％，抗壓強(qiáng)度≥280MPa，100℃1％-15％的KCl溶液中降解速率為1500-1800mg/cm²/Day。

(7)根據(jù)產(chǎn)品需求，對(duì)上述加工成品進(jìn)行陽極氧化處理或直接使用。

實(shí)施例5

按以下合金成分配比進(jìn)行原料配置：Zn：6％；Ga：1％；In：0.4％；Zr：0.4％，Cu：0.2％，Ni：0.1％；Fe:0.1％；Al：0.5％；Sn：0.1％；Ca：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％。其余為Mg。其工藝按如下進(jìn)行：

(1)首先將純Mg、Al、Zn、Ca加熱到660℃～700℃，在Ar+0.2％SF₆保護(hù)下進(jìn)行熔煉，然后繼續(xù)加熱至750℃～770℃；加入高熔點(diǎn)Ni、Fe、Cu、La、Er(以Al-Er合金形式加入)、Zr(以Al-Zr合金形式加入)等合金元素，并用攪拌棒輕輕攪拌，靜置20min以上；

(2)待合金完全熔化后將合金溶液降溫至750℃～760℃利用旋轉(zhuǎn)噴吹和Ar(N₂)進(jìn)行精煉，精煉時(shí)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；

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

(4)檢測(cè)合金成分，成分合格后待澆注；

(5)將檢驗(yàn)合格的鋁合金熔體繼續(xù)降溫至690℃～710℃，然后澆注到半連續(xù)鑄錠機(jī)結(jié)晶器中，結(jié)晶器尺寸為Φ500mm，具體鑄造工藝為澆注溫度690℃～710℃，鑄造速度100mm/min～120mm/min，冷卻強(qiáng)度2m³/h。

(6)將上述制備的鎂合金鑄錠在360℃等溫加熱24h進(jìn)行均勻化處理，然后空冷；

(7)將上述鎂合金鑄錠車去表面的氧化表皮，截去鑄錠首尾部分，然后在400℃等溫加熱1h～2h，然后放入擠壓模具進(jìn)行擠壓變形，模具預(yù)熱溫度200℃，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求擠壓成40mm×250mm的板材；

(8)將上述40mm×250mm的板材加工成智能降解氣舉閥；

(9)將上述產(chǎn)品進(jìn)行460℃×2h+165℃×16h熱處理；產(chǎn)品的力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度≥280MPa，伸長率≥8％，抗壓強(qiáng)度≥300MPa，100℃1％-15％的KCl溶液中降解速率為1000-1500mg/cm²/Day。

(10)根據(jù)產(chǎn)品需求，對(duì)上述加工成品進(jìn)行陽極氧化處理或直接使用。

實(shí)施例6

按以下合金成分配比進(jìn)行原料配置：Zn：5％；Y:2％；Ce:1.0％；Ga：1.2％；In：0.4％；Cu：0.3％；Ni：0.1％；Fe:0.1％；Al：0.5％；Sn：0.1％；Ca：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％；Mg余量。其工藝按如下進(jìn)行：

(1)首先將純Mg、Al、Zn、Ca加熱到660℃～700℃，在Ar+0.2％SF₆保護(hù)下進(jìn)行熔煉，然后繼續(xù)加熱至760℃～780℃；加入高熔點(diǎn)Y、Ce、Ni、Fe、Cu、La、Er(以Al-Er合金形式加入)、Zr(以Al-Zr合金形式加入)等合金元素，并用攪拌棒輕輕攪拌，靜置20min以上；

(2)待合金完全熔化后將合金溶液降溫至750℃～760℃利用旋轉(zhuǎn)噴吹和Ar(N₂)進(jìn)行精煉，精煉時(shí)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；

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

(4)檢測(cè)合金成分，成分合格后待澆注；

(5)將檢驗(yàn)合格的鋁合金熔體繼續(xù)升溫至720℃～730℃，然后澆注到半連續(xù)鑄錠機(jī)結(jié)晶器中，結(jié)晶器尺寸為Φ200mm，具體鑄造工藝為澆注溫度720℃～730℃，鑄造速度100mm/min～120mm/min，冷卻強(qiáng)度3.6m³/h。

(6)將上述制備的鎂合金鑄錠在500℃等溫加熱24h進(jìn)行均勻化處理，然后空冷；

(7)將上述鎂合金鑄錠車去表面的氧化表皮，截去鑄錠首尾部分，然后在500℃等溫加熱1h～2h，然后放入擠壓模具進(jìn)行擠壓變形，模具預(yù)熱溫度200℃～250℃，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求擠壓成Φ65mm棒料；

(8)將上述Φ65mm的棒料加工成Φ60mm的壓裂球。

(9)將上述產(chǎn)品進(jìn)行500℃×2h+280℃×18h熱處理；產(chǎn)品的力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度≥320MPa，伸長率≥6％，抗壓強(qiáng)度≥380MPa，100℃1％-15％的KCl溶液中降解速率為1000-1400mg/cm²/Day。

(10)根據(jù)產(chǎn)品需求，對(duì)上述加工成品進(jìn)行陽極氧化處理或直接使用。

實(shí)施例7

按以下合金成分配比進(jìn)行原料配置：Dy：6％～8％；Nd:2％～3％；Gd:3％～5％；Zr:0.4％～0.6％；Ga：1％～1.2％；In：0.4％～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。其工藝按如下進(jìn)行：

(1)首先將純Mg、Al、Zn、Ca加熱到660℃～700℃，在Ar+0.2％SF₆保護(hù)下進(jìn)行熔煉，然后繼續(xù)加熱至760℃～780℃；加入高熔點(diǎn)Dy、Nd、Gd、Ni、Fe、Cu、La、Er(以Al-Er合金形式加入)、Zr(以Al-Zr合金形式加入)等合金元素，并用攪拌棒輕輕攪拌，靜置20min以上；

(2)待合金完全熔化后將合金溶液降溫至750℃～760℃利用旋轉(zhuǎn)噴吹和Ar(N₂)進(jìn)行精煉，精煉時(shí)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；

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

(4)檢測(cè)合金成分，成分合格后待澆注；

(5)將檢驗(yàn)合格的鋁合金熔體繼續(xù)升溫至720℃～730℃，然后澆注到半連續(xù)鑄錠機(jī)結(jié)晶器中，結(jié)晶器尺寸為Φ250mm，具體鑄造工藝為澆注溫度720℃～730℃，鑄造速度80mm/min～100mm/min，冷卻強(qiáng)度3.5m³/h。

(6)將上述制備的鎂合金鑄錠在510℃等溫加熱24h進(jìn)行均勻化處理，然后空冷；

(7)將上述鎂合金鑄錠車去表面的氧化表皮，截去鑄錠首尾部分，然后在480℃等溫加熱1h～2h，然后放入擠壓模具進(jìn)行擠壓變形，模具預(yù)熱溫度200℃～250℃，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求擠壓成Φ65mm～Φ150mm棒料；

(8)將上述Φ65mm的棒料加工成Φ60mm的壓裂球。

(9)將上述產(chǎn)品進(jìn)行510℃×2h+260℃×16h～24h熱處理；產(chǎn)品的力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度≥380MPa，伸長率≥6％，抗壓強(qiáng)度≥420MPa，100℃1％-15％的KCl溶液中降解速率為800-1200mg/cm²/Day。

(10)根據(jù)產(chǎn)品需求，對(duì)上述加工成品進(jìn)行陽極氧化處理或直接使用。

實(shí)施例8

按以下合金成分配比進(jìn)行原料配置：Gd：8％～10％；Y:1％～2％；Zn:0.8％～1％；Zr:0.4％；Ga：1.5％～1.8％；In：0.1％～0.3％；Ni：0.5％；Cu：0.2％，F(xiàn)e:0.1％；Al：0.5％；Sn：0.1％；Ca：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％，其余Mg。其工藝按如下進(jìn)行：

(1)首先將純Mg、Al、Zn、Ca加熱到660℃～700℃，在Ar+0.2％SF₆保護(hù)下進(jìn)行熔煉，然后繼續(xù)加熱至760℃～780℃；加入高熔點(diǎn)Gd、Y、Ni、Fe、Cu、La、Er(以Al-Er合金形式加入)、Zr(以Al-Zr合金形式加入)等合金元素，并用攪拌棒輕輕攪拌，靜置20min以上；

(2)待合金完全熔化后將合金溶液降溫至750℃～760℃利用旋轉(zhuǎn)噴吹和Ar(N₂)進(jìn)行精煉，精煉時(shí)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；

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

(4)檢測(cè)合金成分，成分合格后待澆注；

(5)將檢驗(yàn)合格的鋁合金熔體繼續(xù)升溫至720℃～730℃，然后澆注到半連續(xù)鑄錠機(jī)結(jié)晶器中，結(jié)晶器尺寸為Φ300mm，具體鑄造工藝為澆注溫度720℃～730℃，鑄造速度80mm/min～100mm/min，冷卻強(qiáng)度3m³/h。

(6)將上述制備的鎂合金鑄錠在520℃等溫加熱24h進(jìn)行均勻化處理，然后空冷；

(7)將上述鎂合金鑄錠車去表面的氧化表皮，截去鑄錠首尾部分，然后在480℃等溫加熱1h～2h，然后放入擠壓模具進(jìn)行擠壓變形，模具預(yù)熱溫度200℃～250℃，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求擠壓成Φ65mm～Φ150mm棒料、Φ95/Φ40mm管料、40mm～60mm×200mm的板材；

(8)將上述Φ65mm的棒料加工成Φ60mm的壓裂球，將Φ95/Φ40mm的管料按設(shè)計(jì)尺寸加工成壓裂球座，將上述40mm～60mm×200mm的板材加工成智能降解氣舉閥。

(9)將上述產(chǎn)品進(jìn)行530℃×2h+300℃×16h～24h熱處理；產(chǎn)品的力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度≥400MPa，伸長率≥5％，抗壓強(qiáng)度≥420MPa，100℃1％-15％的KCl溶液中降解速率為800-1600mg/cm²/Day。

(10)根據(jù)產(chǎn)品需求，對(duì)上述加工成品進(jìn)行陽極氧化處理或直接使用。

實(shí)施例9

按以下合金成分配比進(jìn)行原料配置：作為優(yōu)選，所述鎂合金中各元素的質(zhì)量百分含量為：Nd：2％；Ce:0.3％；Zn:6％；Al：2％；Zr:0.4％；Ga：1.2％；In：0.5％；Ni：0.1％；Cu：0.2％，F(xiàn)e:0.1％；Sn：0.1％；Ca：0.1％；La：0.01％；Er：0.01％；Mg余量。

工藝按如下進(jìn)行：

(1)首先將純Mg、Al、Zn、Ca加熱到660℃～700℃，在Ar+0.2％SF₆保護(hù)下進(jìn)行熔煉，然后繼續(xù)加熱至760℃～780℃；加入高熔點(diǎn)Ce、Nd、Ni、Fe、Cu、La、Er(以Al-Er合金形式加入)等合金元素，并用攪拌棒輕輕攪拌，靜置20min以上；

(2)待合金完全熔化后將合金溶液降溫至750℃～760℃利用旋轉(zhuǎn)噴吹和Ar(N₂)進(jìn)行精煉，精煉時(shí)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；

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

(4)檢測(cè)合金成分，成分合格后待澆注；

(5)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(qiáng)為160～180MPa，保壓時(shí)間為2min，可以直接制備出智能降解錨定工具近成形毛坯，然后少量加工制備成產(chǎn)品；

(6)將上述產(chǎn)品進(jìn)行460℃×2h+180℃×20h熱處理；產(chǎn)品的力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度≥280MPa，伸長率≥7％，抗壓強(qiáng)度≥310MPa，100℃1％-15％的KCl溶液中降解速率為1600-2000mg/cm²/Day。

(7)根據(jù)產(chǎn)品需求，對(duì)上述加工成品進(jìn)行陽極氧化處理或直接使用。

該發(fā)明提供的智能降解鎂合金材料可用于以下一些產(chǎn)品，但不局限于以下一些產(chǎn)品，本發(fā)明可應(yīng)用于需要類似材料特性的產(chǎn)品。

(1)智能降解壓裂球

將本發(fā)明制備的智能降解鎂合金材料通過機(jī)加工或直接鑄造制備出Φ20mm～Φ150mm的球形，用于油氣藏井下工具用壓裂球，施工時(shí)按從小到大順序投入，消除了卡球風(fēng)險(xiǎn)，無需回收或鉆磨作業(yè)，大大提高了常規(guī)儲(chǔ)層和非常規(guī)儲(chǔ)層的壓裂作業(yè)效率。可降解鋁合金壓裂球降解的副產(chǎn)品為微米級(jí)粉末，不會(huì)影響返排和油氣生產(chǎn)。

(2)智能降解氣舉閥

將本發(fā)明提供的智能降解鎂合金材料通過設(shè)計(jì)加工成智能降解氣舉閥，試壓階段智能氣舉閥作為Dummy閥使用，之后可降解塞在鹽水中降解(10小時(shí)～3天)，臨時(shí)Dummy閥變?yōu)長ive閥進(jìn)行氣舉施工。

(3)智能降解球座

將本發(fā)明提供的智能降解鎂合金材料通過設(shè)計(jì)加工應(yīng)用于油氣藏開采壓裂球座、油套管壓力測(cè)試、封隔器坐封和壓裂滑套。以壓裂滑套為例，壓裂滑套先于壓裂球(同一尺寸)下至井內(nèi)，對(duì)于球和球座可設(shè)定不同的降解速率，實(shí)現(xiàn)同時(shí)完全降解，為后續(xù)作業(yè)提供全通徑通道。

(4)智能降解孔槍組件

將本發(fā)明提供的智能降解鎂合金材料通過設(shè)計(jì)加工應(yīng)用于藥型罩等射孔槍組件，產(chǎn)生的碎屑在射孔孔眼中遇水基液體即可完全降解。目前的射孔彈包括小孔徑深穿透、大孔徑淺穿透和大孔徑深穿透3種類型，與前2種射孔彈相比，大孔徑深穿透射孔彈爆炸后產(chǎn)生的較多碎屑滯留在孔眼中會(huì)堵塞孔隙，從而嚴(yán)重影響產(chǎn)能。

(5)智能降解錨定工具

將本發(fā)明提供的智能降解鎂合金材料通過設(shè)計(jì)加工應(yīng)用于錨定工具?？ㄍ呤欠飧羝鳌蛉退﹀^等錨定工具的關(guān)鍵部件，必要時(shí)需要鉆磨，但時(shí)間長、卡鉆風(fēng)險(xiǎn)大。智能降解材料制備錨定工具卡瓦可延遲降解，解決鉆磨難題。

(6)智能降解壓裂套管

將本發(fā)明提供的智能降解鎂合金材料通過設(shè)計(jì)加工應(yīng)用于降解壓裂套管。套管水平井多級(jí)分段壓裂需要多次干預(yù)作業(yè)，如逐級(jí)射孔或開啟固井滑套，則極大地降低了施工效率。若將套管在地面預(yù)射孔，用高強(qiáng)度可降解材料制成塞安裝在孔中，則固井過程中可作為流體流失的屏障，智能降解塞遇鹽水延遲降解后露出孔眼即可進(jìn)行壓裂施工。