超高强铝合金厚板升温温度场的计算与试验研究（英文）

采用多级热处理技术可以有效地提高铝合金厚板的力学性能和抗腐蚀性能,其工程应用的关键和难点是厚板温度的精确控制。基于工程尺寸厚板实测升温数据,研究厚板升温过程、表面换热系数计算方法和厚板温度预测方法。结果表明,升温过程中铝合金厚板表层和心部的温差很小。基于温度的均匀性,计算厚板的表面换热系数,表面换热系数在300℃以下时为定值,但在300℃以上升温时表面换热系数大幅上升。因此,开发了预测厚板温度的集总参数法,采用该方法设计多级固溶制度,并用有限元法和实测数据进行验证。采用集总参数法和有限元法计算的厚板升温曲线均与实测结果相符,且集总参数法在工程应用中更为便捷。

梯度复合材料热应力有限元分析

建立了11个由不同长径比(1～30)单向增强相增强梯度复合材料物理模型,采用ANSYS有限元分析方法研究了增强相形态对梯度复合材料最大热应力的影响及热应力的分布。结果表明,增强相形态对梯度复合材料的热应力有重要影响,最大热应力值随增强相长径比的减小而减小。当长径比小于9时,最大热应力显著降低,且热应力主要分布在中间梯度层。

欢喜岭油田齐40块蒸汽驱开发蒸汽腔发育规律研究

为确保辽河油田齐40块中深层稠油油藏的高效开发,需对蒸汽驱的蒸汽腔运作进行有效监控,采取针对性调控措施,实现蒸汽有效驱替。针对该块油藏的地质特点,通过对监测资料、蒸汽驱开发动态信息、数模跟踪信息、油藏工程计算数据等分析研究,初步得出了蒸汽腔波及形态的5种模式、热连通及驱替阶段的主要驱替特征、汽驱不同开发阶段的蒸汽扩展速度等规律,并计算出了蒸汽和热水的波及体积范围。该研究更加直观细致地介绍了蒸汽驱的波及程度,为进一步开发调整提供了理论依据,为相似区块的研究提供了参考。

梯度复合材料热应力影响因素正交有限元分析

为了分析梯度层厚度、梯度层组成相体积分数及组成相长径比三种因素对热应力的影响,建立了梯度复合材料的物理模型,并采用有限元分析方法计算了该模型冷却至室温的热应力,同时使用正交设计对各因素的重要程度进行了数量估计。结果表明:三种因素中梯度层厚度对热应力的影响最为显著,次之为组成相体积分数,而长径比的影响较小。

齐40块蒸汽驱热能综合利用分析与评价

蒸汽驱是稠油油藏经过蒸汽吞吐开采以后,进一步提高原油采收率的主要热采方式。在蒸汽驱过程中,通过注入蒸汽,将热量释放到油层中;在热能影响下,原油流动性增强,在一定注采压差下,不断流向周围生产井并被采出。蒸汽驱油藏热能利用率越高,汽驱开发效果就越好。文中分析了大量的蒸汽驱监测资料,结合汽驱过程的动态开发规律,对高干度蒸汽注入注汽井筒直至油藏释放热量这一过程进行了研究。利用相关热能计算公式,量化了蒸汽驱过程中热能的实际利用情况,同时针对不同油藏特征进行了深入的分析与评价,为指导汽驱跟踪调控、深化蒸汽驱开采机理认识提供了重要的参考依据。

电磁缓冲称重式油井计量技术

针对现有称重式油井计量装置运行中内部机构机械冲击较大的问题,提出电磁缓冲称重式油井计量技术。该技术利用计量器翻斗翻转产生的动力,带动永磁旋转式电磁制动装置转动来达到缓冲的目的,不仅消除了由于油中含气造成的假体积而带来的测量误差,而且延长了设备的使用和维护周期。

低品位油藏有效开发技术对策

介绍了辽河油田近年来应用复杂结构井技术开发低品位储量的有效技术对策。复杂结构井兼具增加目标靶位、扩大开发范围、高产高效、提高油气采收率的优势,成为低品位储量收藏开发的利器。复杂结构井的利用,为提高这类油藏单井产量、降低综合成本、提高经济效益开辟了新途径。

高强铝合金中间相Al_2Cu,Al_2CuMg和MgZn_2性能的第一性原理计算

采用第一性原理平面波赝势方法,计算Al^-Zn-Mg-Cu系高强铝合金主要中间相Al_2Cu,Al_2Cu Mg和Mg Zn_2的结合能、形成焓、弹性常数及态密度。计算结果表明:3相结合能按Mg Zn_2>Al_2Cu Mg>Al_2Cu顺序递减;形成焓按Mg Zn_2>Al_2Cu>Al_2Cu Mg顺序递减;Al_2Cu具有很高的弹性模量,同时具有一定的塑性,可以作为合金的强化相;Al_2Cu Mg是典型的脆性相,并表现出明显的各向异性,容易诱导产生裂纹;Mg Zn_2具有良好的塑性,同时熔点较低,是合金的主要强化相;3相中均存在离子键的相互作用,提高了结构稳定性;通过适当降低Cu,Mg含量,提高Zn的含量,有利于生成Mg Zn_2相,进一步提高合金的综合性能。

差温轧制工艺对7050铝合金厚板组织与性能的影响

通过调控轧制过程轧件表层与心部温差,实现厚度为76 mm的7050铝合金板的差温轧制。采用金相、硬度、室温拉伸、SEM和EBSD等方法研究差温轧制对厚板不同厚度层组织与性能的影响。研究结果表明:与常规轧制厚板相比,差温轧制厚板通过控制心部与表层的屈服强度,提高厚板变形均匀性,使厚板各厚度层难溶相尺寸均匀。但由于差温轧制人为降低板材温度、增大厚板的变形储能,使厚板再结晶程度提高。总体而言,差温轧制可提高7050铝合金厚板的厚向硬度与拉伸性能的均匀性;厚板各层硬度的不均匀性由10.7%下降到3.0%,厚板各层抗拉强度的不均匀性由9.0%降低到0.7%。

时效处理对7050铝合金厚板材料组织、性能及残余应力的影响

采用末端淬火实验、剥落腐蚀实验、透射电镜(TEM)和X射线残余应力测量仪等方法研究不同时效处理制度对7050铝合金厚板材料组织、性能及残余应力的影响。结果表明:T74时效状态试样较T6时效状态试样沿整个冷却方向上力学性能更加均匀;T74时效状态试样的剥落腐蚀性能较T6有显著提高,且淬火冷却速度对T74状态影响不大;沿整个淬火冷却方向上T74时效状态试样残余应力水平较T6时效状态试样明显降低。

基于辊底式喷淋淬火技术的铝合金分级淬火工艺

根据7050铝合金的单级淬火试验结果设计了3组分级(三级)淬火工艺,研究了分级淬火主要工艺参数(喷水压力p、水流密度q、持续时间t)对硬度、表面残余应力及显微组织等的影响。结果表明:工艺参数对显微组织的影响较小;第一级淬火时采用较高喷水压力和较低水流密度能获得较大的淬硬深度;第二级淬火时提高水流密度比延长持续时间对试样的淬硬深度更有利,但后者的残余应力要小些;最佳的分级淬火工艺为第一级p=200kPa,q=48L·m-2·s-1,持续3s,第二级p=10kPa,q=90L·m-2·s-1,持续12s,第三级p=200kPa,q=130L·m-2·s-1,持续约480s。

海南月东构造带中北部油气成藏规律

分析辽河坳陷滩海地区海南月东构造带的构造演化、断裂、储层特征,探索油气富集规律,认为该区油气成藏受多重因素控制。其中,构造因素起主导作用,储集层岩性、物性的变化以及油气疏导路径也对该区油气的富集起控制作用。整体上评价落实了研究区的地质规律,进一步指导该区精细地质研究与勘探开发。

微量Sc对Al-8.0Zn-1.6Mg-1.7Cu合金厚板组织与性能不均匀性的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、常温拉伸和电子背散射衍射技术等研究了Al-Zn-Mg-Cu-Sc厚板(35 mm)组织与性能沿厚度方向的变化规律。结果表明:板材表层抗拉强度与心部相差2.5%,力学性能分布较均匀;板材表层与心部的再结晶存在显著的差异,表层再结晶比例达65%,心部仅为4.1%;板材的抗剥落腐蚀能力存在不均匀性,表层的抗剥落腐蚀能力小于心部。

均匀化制度对7055铝合金力学性能及抗剥落腐蚀性能的影响

采用光学显微镜、透射电镜和常温拉伸等方法研究了均匀化制度对7055铝合金力学性能及抗剥落腐蚀性能的影响。结果表明:单级均匀化处理后的合金抗剥落腐蚀性能最差,分级均匀化制度可调节Al_3Zr粒子的析出行为,有效地抑制合金再结晶的发生;经350℃×12 h+470℃×24 h的双级均匀化处理后,可使7055合金获得大量尺寸细小且均匀弥散分布的Al_3Zr粒子,同时显著提高合金时效后的力学性能和抗剥落腐蚀性能。

时效制度对新型Al-Zn-Mg-Cu铝合金力学及抗剥落腐蚀性能的影响

采用常温拉伸、硬度测试、电导率测试、极化曲线、剥落腐蚀实验、金相显微镜和透射电镜等分析测试方法研究了三种时效制度(T6、T7、RRA)对Al-5.0Zn-3.0Mg-1.0Cu-0.1Zr铝合金组织和性能的影响。结果表明:T6和RRA态合金较T7态合金,其晶内析出细小弥散且体积分数较高的沉淀强化相η'相,因此强度与硬度更高;而T7和RRA态合金较T6态合金导电率更高,且其晶界析出粗大、不连续η相,其抗剥落腐蚀性能更优。RRA态合金在保持了较高强度与硬度的同时,也具有较高的抗剥落腐蚀能力。

基于正交试验的7085铝合金双级时效制度

采用正交试验,研究7085铝合金双级时效的预时效时间、二级时效温度和时间3个因素对硬度和电导率的影响,运用方差分析法研究3个影响因素的显著性,采用室温拉伸、慢应变速率拉伸和透射电镜观察等方法研究二级时效温度和时间对7085铝合金组织性能的影响。研究结果表明:3个因素的显著性从大到小为二级时效温度、二级时效时间、预时效时间。二级时效温度的提高和时间的延长使晶内η′相转变为η相、晶界相粗化且不连续,导致合金强度降低、抗应力腐蚀性能大幅提高,其中温度的影响作用更为显著,与正交试验结果相符。该合金最佳的T76双级时效工艺为:121℃/5 h+163℃/12 h,其抗拉强度和屈服强度分别为530 MPa和483 MPa,伸长率为14.2%,电导率为22.9 MS/m。

组织对差温轧制Al-Zn-Mg-Cu合金厚板晶间腐蚀性能的影响

采用光学金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射器(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)对差温轧制(DTR)和常规轧制(CTR)Al-Zn-Mg-Cu合金厚板各层试样的微观组织进行了分析测试,并利用电化学实验平台测试了差温轧制(DTR)和常规轧制(CTR)试样的极化曲线以及IGC实验。结果表明,通过采用差温轧制(DTR)工艺可以改善厚板各层晶粒尺寸的均匀性,通过抑制再结晶率可以减少大角度晶界占比,并使各层的晶界析出相细小及形貌差别变小,沉淀无析出带宽度变窄和差别减少;从而导致DTR试样的耐晶间腐蚀性能普遍要优于CTR试样。电化学曲线测试也表明,DTR工艺能改善Al-Zn-Mg-Cu合金板沿厚度方向的腐蚀性能均匀性,沿厚度方向各层的点蚀电位和腐蚀电位等电化学参数变化减小。

回归时间对7150铝合金力学性能与组织的影响

采用硬度、常温拉伸、恒载荷拉伸、剥落腐蚀及透射电镜等方法研究回归时效时间对7150-T77铝合金性能和组织的影响。结果表明:随回归时效时间的延长,晶内η′相先回溶再重新析出η相,并不断粗化,导致合金最终力学性能先升高后降低,η′相回溶与η相析出的临界时间为30min,此时合金最终力学性能最高;晶界η相不断粗化且不连续,大幅提高合金的抗腐蚀性能;再时效阶段存在硬度峰值,且回归时效时间越长,达到硬度峰值时间越短。对比实验表明,较优的T77制度为105℃/17h+190℃/30min+120℃/23h,其抗拉强度(σb)、屈服强度(σ0.2)和伸长率(δ)分别为608,544MPa和10.4%,剥落腐蚀评级为EA级,恒载荷实验中抗拉强度和伸长率损失分别为4.9%和5.0%。

7050和7075铝合金板材的淬火残余应力

铝合金板材的残余应力主要产生于淬火过程中,而残余应力是导致航空航天用铝合金板材机加工变形的主要原因。采用X射线衍射法、超声波法和盲孔法分别对7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力进行了测试,并对3种方法的测试结果进行了对比和分析;采用超声波法对7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力进行了测试。结果表明:超声波法测得的7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力分布规律与X射线衍射法和盲孔法测得的具有较好的一致性,板材近表层处的残余应力随着测试深度的增加而减小;7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力随着辊速和喷水量的增大而增大。

低lnZ条件下6013铝合金的热压缩变形行为

通过6013铝合金的热压缩模拟实验,研究了其在530~575℃、应变速率为0.001~0.1 s^(-1)条件下的热变形行为。基于电子背散射衍射技术分析了这种合金微观组织的演变及其动态软化机制,并用Zener-Hollomon(Z)参数表征变形温度和应变速率的综合影响。结果表明,这种合金的流变应力随着lnZ的增大而增大,在稳态条件下其变形激活能为217.3 kJ/mol。随着lnZ的增大,这种合金的再结晶面积分数和亚晶粒尺寸总体上呈线性降低的趋势。在23.91≤lnZ<29.55条件下动态再结晶是其主要的软化机制,其中几何动态再结晶占主导;而在29.55<lnZ≤30.24条件下,动态回复是其主要的软化机制。