石油天然气工业论文_热处理工艺对TA15X钛合金

文章目录

摘要

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 钛合金钻杆的优越性

    1.2.1 密度低、比强度高

    1.2.2 优异的耐腐蚀性能

    1.2.3 不同材质钻杆的基本参数及其使用性能对比

1.3 钛合金钻杆材料热处理组织控制理论

    1.3.1 退火

    1.3.2 固溶+时效处理

    1.3.3 TA15钛合金钻杆材料力学性能指标及组织控制

1.4 钛合金钻杆材料成分设计、选材

    1.4.1 钛合金钻杆加工工艺、组织性能

    1.4.2 钛合金钻杆管体

    1.4.3 钛合金钻杆接头

    1.4.4 钛合金钻杆焊缝

1.5 钛合金钻杆国内外应用现状

1.6 研究内容、技术路线、创新点

    1.6.1 研究内容

    1.6.2 技术路线图

    1.6.3 创新点

第二章 实验材料及设备

2.1 实验材料

    2.1.1 化学成分

2.2 试样制备

    2.2.1 热模拟试样

    2.2.2 热处理试样

    2.2.3 拉伸试样

    2.2.4 金相试样

    2.2.5 SEM表征试样

    2.2.6 XRD表征试样

    2.2.7 TEM表征试样

第三章 TA15X钛合金钻杆材料热处理前组织性能研究

3.1 模拟相图

3.2 合金铸态组织分析

3.3 合金相变点的确定

    3.3.1 计算法

    3.3.2 连续升温金相法

    3.3.3 差热分析法

3.4 合金锻态的组织分析

3.5 合金挤压态的组织与力学性能分析

    3.5.1 组织分析

    3.5.2 XRD分析

    3.5.3 力学性能

3.6 热模拟试验过程和结果分析

    3.6.1 流变曲线分析

    3.6.2 组织分析

    3.6.3 片层组织球化机理研究

3.7 本章结论

第四章 TA15X钛合金钻杆材料热处理工艺研究

4.1 实验方案

4.2 退火工艺对力学性能与组织影响

    4.2.1 组织分析

    4.2.2 力学性能

    4.2.3 断口分析

    4.2.4 双重退火工艺对组织性能的影响

4.3 固溶工艺对组织性能的影响

    4.3.1 组织分析

    4.3.2 力学性能分析

    4.3.3 TEM透射电镜分析

4.4 时效工艺对力学性能与组织影响

    4.4.1 时效温度对TA15X钛合金钻杆材料组织演变的影响

    4.4.2 时效时间对TA15X钛合金钻杆材料组织演变的影响

    4.4.3 时效温度对TA15X钛合金钻杆材料力学性能的影响

    4.4.4 不同时效温度后的XRD分析

    4.4.5 时效时间对TA15X钛合金钻杆材料力学性能的影响

    4.4.6 不同时效时间后的XRD分析

4.5 本章结论

第五章 工业化TA15X钛合金钻杆管体材料的实物性能评价研究

5.1 钻杆实物性能试验数据参数的理论计算

    5.1.1 管体的抗扭性能值计算

    5.1.2 管体的拉伸强度值计算

    5.1.3 管体的抗外挤值计算

5.2 拉伸性能

5.3 冲击性能

5.4 硬度

5.5 高温力学性能评价

5.6 耐磨性能评价

    5.6.1 试验过程

    5.6.2 结果分析

5.7 本章结论

第六章 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果

文章摘要:钛合金钻杆具有密度低、强韧性好、耐疲劳及腐蚀性能好等优点,是当前油气工业研究的热点。本文通过力学性能测试,OM、SEM、XRD、TEM等表征方法研究了热处理工艺对TA15X钛合金钻杆组织与性能的影响,并且对实物进行了评价研究。结果表明:TA15X钛合金钻杆材料铸态为片层组织,锻态为双态组织,挤压态为片层组织,T_α/β相变温度为970℃。在相变点之下压缩外力的作用下,片层组织位错密度增加形成亚晶界和热沟槽,β相切入α相使得片层组织球化。（1）随着退火温度的升高,强度提高,延伸率下降;空冷后片层α相体积分数下降,尺寸变细短,水冷之后β相转变的针状马氏体α′体积分数增加,且尺寸变细长,原始魏氏组织转变为近网篮组织。当退火温度为900℃的时候,强度提高100MPa,空冷后延伸率也可达13%,综合性能较好。双重退火之后,强度提高,韧性下降。（2）随着固溶温度的升高,片层α相转变为β相,并且片层α相的尺寸宽度变宽,强度降低,塑性升高,位错从α相上面滑移到α/β界面处,提高了强度。（3）时效处理后,TA15X钛合金钻杆材料的β晶粒尺寸增加,晶界清晰,α相集束现象消失,晶界α相消失,初始片层α相的尺寸变得越来越大,次生α相含量逐渐增加,强度都有所提高,延伸率有所下降。（4）随着时效温度的增加,强度先增加后降低,塑性降低。当热处理工艺为930℃/1h/WQ+500℃/6h/AC时,R

文章来源：《材料热处理学报》 网址: http://www.clrclxbzz.cn/qikandaodu/2021/1110/879.html