铟对可溶解铝合金溶解性能影响研究

 本文以金属铝、铟及其他活化元素为原料，利用高温熔融工艺制备了一种既具有一定溶解能力，又具有一定力学性能的新型高强功能铝合金材料。通过不同温度下的溶解实验，详细研究了铟加入量对该材料溶解性能的影响，并通过X射线衍射（XRD)分析研究了该材料的物相组成。结果表明，铟的加入量与溶解性能并不成线性关系，铟的加入量对铝合金的溶解速率的影响有个临界点，当铟的量为0.4wt%时，溶解速率达到最大，当铟的加入量继续增加时，其对该材料的溶解性能的影响并不显著。并对其溶解机理进行了初步探索。
关键词：可溶解合金材料，铝合金，溶解性能，溶解机理
目 录
摘 要 I
ABSTRCT II
1 文献综述 1
1.1 引言 1
1.2 铝合金材料介绍 1
1.2.1 铝合金简介 1
1.2.2 物理特性 2
1.3 铝与水的反应 2
1.4 金属铟 3
1.5 国内外研究现状 4
1.6 可溶解铝合金材料的制备方法 5
1.6.1 高温熔融法 5
1.7 关于可降解合金溶解机理的探讨 6
1.7.1 不同合金元素溶解分析 6
1.7.2 对于溶解机理的不同观点 8
1.8 本研究的目标，内容及意义 10
1.8.1 研究目标 10
1.8.2 研究内容 10
1.8.3 研究意义 11
2 实验 12
2.1 主要原料和设备 12
2.1.1 主要原料 12
2.1.2 主要实验设备 12
2.2 试验配方选定与理论依据 13
2.2.1 配方设计 13
2.2.2 理论依据 13
2.3 实验过程 14
2.3.1 总体工艺过程 14
2.3.2 前期实验过程 14
2.3.3 金属铟含量对材料性能影响的实验过程 15
2.4 XRD物相分析 15
3 结果与讨论 17
3.1 金属元素铟对可溶解铝合金性能的影响 17
3.1.1 不同温度下金属元素铟对溶解性能的影响 17
3.1.2 化学热力学分析 19
3.1.2 不同温度下反应速率的分析 20
3.2 XRD测试结果与分析 21
4 结论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
研究目标
本研究的主要目标：
（a）制备合成不同配比的合金材料；
（b）掌握不同配方合金材料的性能并初步探究其机理；
（c）分析不同配方合金材料，其组成与性能之间的关系。
1.8.2 研究内容
本研究的主要内容：
（a）前期对于铝中添加的各种合金元素，进行不同配比的实验，大致掌握每种元素在该可溶解材料中的作用，并以此确定一个最优基础配方；
（b）在（a）的最优配方的基础下，单独改变X和Y的含量，测试不同XY含量对该材料的溶解性能和力学性能的影响；
（c）通过对不同X和Y含量的材料进行分析，说明其组成与其性能之间的关系；
（d）通过溶解实验过程，初步探究该材料的溶解机理。
1.8.3 研究意义
在测量地下油、气分布情况时，经常需要使用诸多不同工具进行钻探，并且有些构件在其完成任务后需要就地降解，无需回收。近年来，一类可溶解铝合金在这方面的应用越来越受到关注。与可降解塑料和其它聚合物相比，可溶解铝合金材料具有更高的机械强度，对生产油田需要的高压、高温要求相适应，其在地下复杂情况下，即可以在一定时间内承受高温高压环境，又可以在其完成任务后就地降解，无需回收，这样就可以大大节约人力，物力和财力，极大的提高了油气田的开采效率。但是近几年中，这类可降解金属材料大部分都为国外研究者开发并申请专利，在国内关于这类材料的研究较少，所以本课题研究开发的这类可溶解铝合金材料，如果可以在成功合成制备出符合性能要求的产品的基础上，更进一步达到对于其性能的稳定控制的话，那么对于该材料的研究及应用前景将是极为广阔的。