【摘 要】
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本文以Ti-Al-V-Mo-Zr钛合金钻杆为研究对象,采用理论计算和试验相结合的方法获得了钛合金钻杆材料的相变点,采用OM、SEM、TEM等方式对固溶时效后钛合金钻杆材料的显微组织、力学性能和疲劳行为及断裂机理进行了研究,得到的主要结论如下:（1）通过计算法、模拟相图法、连续升温金相法得到了钛合金钻杆材料的相变点,为965±5℃。980℃×1h/FC→920℃×1h/AC、980℃/1000℃×1
【基金项目】
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国家重点研发计划“苛刻环境能源井钻采用高性能钛合金管材研发及应用”（2021YFB3700800）； 国家重大科技专项大型油气田及煤层气开发“深井超深井高效快速钻采技术及装备”（2016ZX05020-002）； 陕西省自然科学基础研究计划“多因素耦合作用下高强抗硫钻杆钢的疲劳寿命预测与损伤机理研究”（2021JM-412）；
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本文以Ti-Al-V-Mo-Zr钛合金钻杆为研究对象,采用理论计算和试验相结合的方法获得了钛合金钻杆材料的相变点,采用OM、SEM、TEM等方式对固溶时效后钛合金钻杆材料的显微组织、力学性能和疲劳行为及断裂机理进行了研究,得到的主要结论如下:（1）通过计算法、模拟相图法、连续升温金相法得到了钛合金钻杆材料的相变点,为965±5℃。980℃×1h/FC→920℃×1h/AC、980℃/1000℃×1h/FC→600℃×1h/AC处理后均得到片层α相+β转变组织,当第一阶段980℃×1h/FC一致时,第二阶段920℃降至600℃后,集束内α片层宽度尺寸由4.25μm减至2.75μm,网篮状组织消失;当第二阶段600℃×1h/AC保持一致时,第一阶段980℃升高至1000℃后,晶界α相均为8μm,集束内的α片层宽度尺寸由2.75μm减至1.79μm。（2）1000℃×1h/FC→600℃×1h/AC+450℃/500℃/550℃×6h/AC处理后均得到全片层转变组织,时效温度升高,晶界α相宽度尺寸由5.5μm增至9.0μm,集束内α片层宽度尺寸由2.75μm增至3.95μm。955℃×1h/FC→910℃×1h/AC+500℃×2h/AC后得到α片层+网篮状组织,α片层的体积分数约为10.23%。870℃×1h/AC+550℃/600℃/650℃×6h/AC热处理后均得到初生等轴α相+β转变组织,时效温度由550℃升至650℃时,α相体积分数由67.99%增至75.56%又降至51.51%,α相有聚集长大的趋势并趋于等轴化。（3）与原始挤压态相比,固溶时效后合金钛合金强度降低,冲击功明显增加,约为原始挤压态的2倍,在相同固溶温度下,时效温度对延伸率的影响不显著。870℃×1h/AC+600℃×6h/AC后合金具有良好的综合性能。（4）经870℃×1h/AC+600℃×6h/AC热处理后的钛合金钻杆材料的疲劳寿命随应力幅值的降低而增加,与空气环境下相比,在模拟钻井液环境下钛合金的疲劳寿命降低显著;在模拟钻井液环境及相同应力幅值条件下钛合金钻杆材料的疲劳寿命显著高于S135钢制钻杆材料。
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