一种油气开采用高冲击韧性钛合金及其制备方法与流程

1.本发明涉及钛合金材料制备技术领域，特别涉及一种油气开采用高冲击韧性钛合金及其制备方法。


背景技术：

2.钛合金用于油气开采时，其耐腐蚀性能优良，比强度高，对高含硫的深井、超深井开发极其有利；同时，钛合金的弹性模量低，弯曲度高，适合小半径等复杂井况；钛合金还具有钢制材料无法比拟的疲劳性能，可以大幅提升装备的使用寿命。
3.在生产制造钛合金的过程中，通常都需要先将多种原材料混合，然后再进行熔炼铸造，而目前的混料方式大多都是将原料放入混合箱内进行单向搅拌混合的，会造成原料混合均匀所需要花费的时间较长，进而会导致生产效率较低，实用性较差，为此，本技术公开了一种油气开采用高冲击韧性钛合金及其制备方法来满足人们需求。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种油气开采用高冲击韧性钛合金及其制备方法，以解决上述背景技术中提出单向搅拌混合的混料方式，会造成原料混合均匀所需要花费的时间较长，进而会导致生产效率较低，实用性较差的问题。
5.为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种油气开采用高冲击韧性钛合金的制备方法，该方法包括：
6.s1、将铝钛、钼钛中间合金、fecr中间合金、纯海绵zr、海绵ti放入混料装置内进行搅拌混合均匀；
7.s2、取出混合原料并进行压制电极棒、真空自耗两次，熔炼成合金铸锭；
8.s3、对铸锭依次进行开坯锻造，火次镦拔，火次改锻，最后机加工制备成高冲击韧性钛合金棒材。
9.所述混料装置包括装置底座，所述装置底座的顶部安装有两个竖直撑柱，两个所述竖直撑柱相互靠近的侧部共同转动安装有旋转轴，所述旋转轴上套接安装有旋转块，所述旋转块的顶部安装有支撑板，所述支撑板的顶部依次安装有电机座和两个安装座，两个所述安装座的顶部均开设有t形转槽，两个所述t形转槽内均转动安装有t形转环，两个所述t形转环内共同套接安装有混料桶，所述电机座的顶部安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端安装有驱动转轴，所述驱动转轴的端部延伸至所述混料桶内，所述驱动转轴的外周侧均匀安装有多个第一搅拌杆，所述混料桶的周侧内壁上均匀安装有多个第二搅拌杆，所述驱动转轴上连接有用于同步驱动所述混料桶相反转动的滚动组件，所述装置底座上安装有用于可使得所述支撑板以所述旋转轴为圆心进行转动的便捷卸料机构。
10.优选的，所述滚动组件包括安装在所述支撑板顶部上的轴承座，所述轴承座内套接安装有连接转轴，所述连接转轴的一端安装有连接齿轮，所述混料桶上套接安装有与所述连接齿轮相啮合的固定齿环，所述驱动转轴通过带轮传动单元与所述连接转轴相连接。
11.优选的，所述带轮传动单元包括套接安装在所述驱动转轴上的主动带轮，所述连接转轴的另一端安装有从动带轮，所述主动带轮和所述从动带轮上共同张紧套接有传动皮带。
12.优选的，所述便捷卸料机构包括安装在所述装置底座顶部上的两个安装凸块，两个所述安装凸块相互靠近的侧部共同转动安装有水平螺柱，所述水平螺柱上螺纹套接有水平移块，所述水平移块的顶部转动安装有倾斜转杆，所述倾斜转杆的顶端转动安装在所述支撑板的底部上，所述水平螺柱的一端贯穿其中一个所述安装凸块并安装有l形手摇把，所述水平螺柱上安装有防自转组件。
13.优选的，所述防自转组件包括套接安装在所述水平螺柱上的锁定齿轮，所述装置底座的顶部安装有固定凸块，所述固定凸块的侧部开设有六角滑孔，所述六角滑孔内滑动安装有六角滑杆，所述六角滑杆的一端安装有与所述锁定齿轮相匹配的弧形卡块，所述六角滑杆的另一端安装有操控块，所述操控块上安装有弹性回拉元件和固定单元。
14.优选的，所述弹性回拉元件包括套设在所述六角滑杆上的复位拉簧，所述复位拉簧的两端分别安装在所述固定凸块和所述操控块的侧部上。
15.优选的，所述固定单元包括固定插销，所述固定插销的底端贯穿所述操控块并与所述装置底座的顶部相贴合，所述装置底座的顶部开设有与所述固定插销相匹配的固定插孔。
16.优选的，所述支撑板的底部安装有两个抵触杆，两个所述抵触杆的底端均与所述装置底座的顶部相贴合。
17.本技术还公开了一种高冲击韧性钛合金，所述高冲击韧性钛合金由上述方法制备而成。
18.综上，本发明的技术效果和优点：
19.1、本发明中，当启动驱动电机时，会通过驱动转轴带动第一搅拌杆转动，同时，驱动转轴转动也会通过主动带轮、传动皮带、从动带轮、连接转轴、连接齿轮、固定齿环带动混料桶同步相反转动，进而可带动第二搅拌杆相反转动，从而实现了可对混料桶内的原料进行均匀混合的目的，有效提高了原料的混合速度，混合效果好，能够极大地减少原料混合均匀所需要花费的时间，提高了生产效率，实用性好；
20.2、本发明中，当转动l形手摇把时，会通过水平螺柱、水平移块、倾斜转杆带动支撑板以旋转轴为圆心进行转动，进而可使得混料桶发生倾斜，能够将混合后的原料自动倾倒出进行卸料，提高了实用性；
21.3、本发明中，当拉动操控块时，会通过六角滑杆带动弧形卡块远离并松开锁定齿轮，当松开操控块时，在复位拉簧的弹力作用下，会拉动弧形卡块自动复位，将锁定齿轮一直固定，可在混合过程中，有效减少出现因不小心触碰到l形手摇把而导致混料桶发生倾斜的情况，使用时稳定性好。
22.基于上述方法，通过al、mo、cr、zr、fe和si合金元素的合理搭配添加使用，mo元素提升钛合金耐腐蚀性能，避免传统油井用钛合金设计时添加的nd、pt和ru等稀贵金属；采用fe元素降低微观组织中β相的mo含量，降低马氏体相变的温度，提升相变动力，同时也相对降低了材料成本；利用zr细化晶粒，al、cr作为主要的强化元素，从而可制备出具有优良冲击韧性的钛合金。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本技术实施例中混料装置的立体结构示意图；
25.图2为本技术实施例中混料装置的另一视角立体示意图；
26.图3为本技术实施例中混料装置的正视结构示意图；
27.图4为本技术实施例中支撑板与混料桶连接处的部分放大结构示意图；
28.图5为本技术实施例中混料桶处的正视剖面结构示意图；
29.图6为本技术实施例中防自转组件的部分放大结构示意图。
30.图中：1、装置底座；2、竖直撑柱；3、旋转轴；4、旋转块；5、支撑板；6、安装座；7、t形转环；8、混料桶；9、驱动电机；10、驱动转轴；11、第一搅拌杆；12、第二搅拌杆；13、轴承座；14、连接转轴；15、连接齿轮；16、固定齿环；17、主动带轮；18、从动带轮；19、传动皮带；20、安装凸块；21、水平螺柱；22、水平移块；23、倾斜转杆；24、l形手摇把；25、锁定齿轮；26、固定凸块；27、六角滑杆；28、弧形卡块；29、操控块；30、复位拉簧；31、固定插销；32、固定插孔；33、抵触杆。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.实施例：一种油气开采用高冲击韧性钛合金及其制备方法，该方法包括：
33.s1、将铝钛、钼钛中间合金、fecr中间合金、纯海绵zr、海绵ti放入混料装置内进行搅拌混合均匀；
34.s2、取出混合原料并进行压制电极棒、真空自耗两次，熔炼成合金铸锭；
35.s3、对铸锭依次进行开坯锻造，火次镦拔，火次改锻，最后机加工制备成高冲击韧性钛合金棒材。
36.基于上述方法，通过al、mo、cr、zr、fe和si合金元素的合理搭配添加使用，mo元素提升钛合金耐腐蚀性能，避免传统油井用钛合金设计时添加的nd、pt和ru等稀贵金属；采用fe元素降低微观组织中β相的mo含量，降低马氏体相变的温度，提升相变动力，同时也相对降低了材料成本；利用zr细化晶粒，al、cr作为主要的强化元素，从而可制备出具有优良冲击韧性的钛合金。
37.参考图1-图6所示，混料装置包括装置底座1，装置底座1的顶部安装有两个竖直撑柱2，两个竖直撑柱2相互靠近的侧部共同转动安装有旋转轴3，旋转轴3上套接安装有旋转块4，旋转块4的顶部安装有支撑板5，支撑板5的顶部依次安装有电机座和两个安装座6，两个安装座6的顶部均开设有t形转槽，两个t形转槽内均转动安装有t形转环7，两个t形转环7内共同套接安装有混料桶8，电机座的顶部安装有驱动电机9，驱动电机9的输出端安装有驱
动转轴10，驱动转轴10的端部延伸至混料桶8内，驱动转轴10的外周侧均匀安装有多个第一搅拌杆11，混料桶8的周侧内壁上均匀安装有多个第二搅拌杆12，驱动转轴10上连接有用于同步驱动混料桶8相反转动的滚动组件，装置底座1上安装有用于可使得支撑板5以旋转轴3为圆心进行转动的便捷卸料机构。
38.借由上述结构，当启动驱动电机9时，会通过驱动转轴10带动第一搅拌杆11转动，同时，驱动转轴10转动也会通过滚动组件带动混料桶8同步相反转动，进而可带动第二搅拌杆12相反转动，从而实现了可对混料桶8内的原料进行均匀混合的目的，有效提高了原料的混合速度，混合效果好，能够极大地减少原料混合均匀所需要花费的时间，提高了生产效率，实用性好。
39.作为本实施例的一种优选的实施方式，滚动组件包括安装在支撑板5顶部上的轴承座13，轴承座13内套接安装有连接转轴14，连接转轴14的一端安装有连接齿轮15，混料桶8上套接安装有与连接齿轮15相啮合的固定齿环16，驱动转轴10通过带轮传动单元与连接转轴14相连接。这样设置的好处是，当驱动转轴10转动时，会通过带轮传动单元带动连接转轴14同步转动，连接转轴14转动带动连接齿轮15转动，连接齿轮15转动带动固定齿环16相反转动，从而实现了可带动混料桶8同步相反转动的目的。
40.在本实施例中，带轮传动单元包括套接安装在驱动转轴10上的主动带轮17，连接转轴14的另一端安装有从动带轮18，主动带轮17和从动带轮18上共同张紧套接有传动皮带19。这样设置的好处是，当驱动转轴10转动时，会带动主动带轮17转动，在传动皮带19的作用下，会带动从动带轮18转动，进而可带动连接转轴14同步转动，起到了传动作用。
41.作为本实施例的一种优选的实施方式，便捷卸料机构包括安装在装置底座1顶部上的两个安装凸块20，两个安装凸块20相互靠近的侧部共同转动安装有水平螺柱21，水平螺柱21上螺纹套接有水平移块22，水平移块22的顶部转动安装有倾斜转杆23，倾斜转杆23的顶端转动安装在支撑板5的底部上，水平螺柱21的一端贯穿其中一个安装凸块20并安装有l形手摇把24，水平螺柱21上安装有防自转组件。这样设置的好处是，当转动l形手摇把24时，会带动水平螺柱21转动，水平螺柱21转动带动水平移块22水平移动，水平移块22移动会通过倾斜转杆23带动支撑板5以旋转轴3为圆心进行转动，支撑板5转动会使得混料桶8发生倾斜，从而可将混合后的原料自动倾倒出，提高了实用性。
42.在本实施例中，防自转组件包括套接安装在水平螺柱21上的锁定齿轮25，装置底座1的顶部安装有固定凸块26，固定凸块26的侧部开设有六角滑孔，六角滑孔内滑动安装有六角滑杆27，六角滑杆27的一端安装有与锁定齿轮25相匹配的弧形卡块28，六角滑杆27的另一端安装有操控块29，操控块29上安装有弹性回拉元件和固定单元。这样设置的好处是，当移动操控块29时，会通过六角滑杆27带动弧形卡块28靠近或者远离锁定齿轮25，进而可固定或者松开锁定齿轮25和水平螺柱21，从而可在混合过程中，有效减少出现因不小心触碰到l形手摇把24而导致混料桶8发生倾斜的情况，使用时稳定性好。
43.在本实施例中，弹性回拉元件包括套设在六角滑杆27上的复位拉簧30，复位拉簧30的两端分别安装在固定凸块26和操控块29的侧部上。这样设置的好处是，当松开操控块29时，在复位拉簧30的弹力作用下，会拉动操控块29自动复位，进而可带动弧形卡块28靠近并自动固定住锁定齿轮25，且可一直保持固定状态，稳定牢靠。
44.在本实施例中，固定单元包括固定插销31，固定插销31的底端贯穿操控块29并与
装置底座1的顶部相贴合，装置底座1的顶部开设有与固定插销31相匹配的固定插孔32。这样设置的好处是，在拉动操控块29进行解锁时，操控块29移动会带动固定插销31一起移动，当固定插销31移动至与固定插孔32的位置相对齐时，可将固定插销31插入固定插孔32内来一直固定操控块29，从而可使得水平螺柱21能够一直处于解锁状态，无需工作人员一直拉动操控块29，便捷实用。
45.作为本实施例的一种优选的实施方式，支撑板5的底部安装有两个抵触杆33，两个抵触杆33的底端均与装置底座1的顶部相贴合，需要说明的是，当抵触杆33的底端与装置底座1的顶部相贴合时，支撑板5处于水平状态。这样设置的好处是，可在上下转动支撑板5时，便于直接让支撑板5和混料桶8处于水平状态进行混合原料。
46.本技术还公开了一种高冲击韧性钛合金，高冲击韧性钛合金由上述方法制备而成。
47.本发明工作原理：
48.当启动驱动电机9时，会通过驱动转轴10带动第一搅拌杆11转动，同时，驱动转轴10转动也会通过主动带轮17、传动皮带19、从动带轮18带动连接转轴14同步转动，连接转轴14转动会通过连接齿轮15、固定齿环16带动混料桶8同步相反转动，进而可带动第二搅拌杆12相反转动，从而实现了可对混料桶8内的原料进行均匀混合的目的，有效提高了原料的混合速度，混合效果好，能够极大地减少原料混合均匀所需要花费的时间，提高了生产效率，实用性好。
49.当混合完成后需要卸料时，可拉动操控块29直至固定插销31插入固定插孔32内，操控块29移动会通过六角滑杆27带动弧形卡块28远离并松开锁定齿轮25，此时可转动l形手摇把24，l形手摇把24转动会通过水平螺柱21、水平移块22、倾斜转杆23带动支撑板5以旋转轴3为圆心进行转动，进而可使得混料桶8发生倾斜将混合后的原料自动倾倒出，提高了实用性。
50.卸料完成后，反向转动l形手摇把24，直至使得抵触杆33的底端与装置底座1的顶部相贴合，此时，支撑板5和混料桶8处于水平状态，拔出固定插销31将操控块29松开，在复位拉簧30的弹力作用下，会拉动操控块29和弧形卡块28自动复位，将锁定齿轮25和水平螺柱21一直固定，可在混合过程中，有效减少出现因不小心触碰到l形手摇把24而导致混料桶8发生倾斜的情况，使用时稳定性好。
51.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。