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压裂技术是开发油气资源的核心技术,压裂球是决定分段压裂成功与否的关键因素。传统的压裂材料存在一些问题,如不可降解导致工艺增加,不能完全降解导致出油通道堵塞等。研制一种轻质压裂球,能够承受压裂过程中的高压、高温,并能控制其在油井流体环境中进行快速腐蚀,能有效降低施工成本和风险,缩短施工周期,提高施工效率。镁合金耐蚀性较差的缺点,限制了镁合金作为结构材料的进一步应用,但也使其有望成为压裂材料。因此,高强度、快速降解镁合金的发展为压裂材料的研发提供了新的思路。在各种镁合金中,含长周期堆垛有序（LPSO）相的合金具有较高的强度和良好的延展性。Mg-Ni-Y合金作为一种具有较强形成LPSO相能力的合金体系,因其优异的性能而受到广泛关注。由于镍与镁基体之间的电位差较大,在合金元素中加入镍可以有效地促进镁合金的腐蚀过程。除此之外,目前的研究表明,可以通过控制镁合金中的Ni和Y原子比制备只有α-Mg和LPSO相的两相合金。因此,Mg-Ni-Y合金是开发新型压裂球材料的一个非常合适的研究课题。本研究通过在镁合金中添加适量的镍和钇,研制出一种力学性能良好、研磨降解速度快的Mg-Ni-Y合金。研究了LPSO相对Mg100-2.5XNiXY1.5X合金组织、力学性能和耐蚀性的影响。并进一步通过改变Ni含量,研究相组成的不同对合金力学及腐蚀性能的影响,从而得到适合不同实际需求的低成本结构功能一体化新型镁合金材料。首先,通过控制Mg-Ni-Y系合金中Ni/Y原子比为1/1.5获得两相合金,合金中主要相组成为α-Mg基体相和Mg12Ni Y型LPSO相。实验结果表明适量的含Ni的LPSO相能在提高合金力学强度的同时,加快合金的腐蚀过程,但过量的LPSO相会使合金向脆性转变,并且腐蚀速率大大降低。其中设计的Mg97.5Ni1Y1.5合金表现出最快的腐蚀速率6675.3 mm/a和良好的压缩力学性能,抗压强度410 MPa,压缩形变率达到34%。其次,在Mg97.5Ni1Y1.5的基础上,固定Y含量,改变Ni含量得到系列Mg-XNi-4.8Y合金。随着Ni含量的增加,铸态Mg-XNi-4.8Y合金的第二相含量及分布产生较大差异,MgXNi相含量逐渐增加,第二相由开始的蠕虫状到网状、块状、板条状转变。合金的压缩力学性能呈现先增加后降低的趋势,但均表现出良好的塑性,铸态MNY3合金的抗压强度和屈服强度分别为445 MPa和273 MPa,表现出较为优异的力学性能。Ni含量的适量增加可以加快铸态合金的腐蚀速率,但当Ni含量过高时,合金的腐蚀速率的增速变缓。铸态MNY4合金的腐蚀速率最快,达到了8468 mm/a。再次,对均匀化退火态的Mg-XNi-4.8Y合金进行研究,合金中第二相的体积分数较铸态合金有所降低。压缩力学强度和硬度较铸态合金有所降低,但是略微升高。腐蚀速率较铸态合金有所降低,主要是由于充当阴极的第二相含量降低;此外第二相的重溶,导致热处理态合金的自腐蚀电位有所升高。随着Ni含量的增加,合金的腐蚀形貌发生了较大的差异。MNY1、MNY2和MNY3合金表面均出现了严重的局部腐蚀,且伴随着腐蚀产物膜破裂的现象,而在MNY4合金表面则表现为较均匀的腐蚀,故其腐蚀速率较MNY3合金增加的幅度并不大。最后,对Mg-XNi-4.8Y合金进行挤压变形,变形后Mg-XNi-4.8Y合金的显微组织得到明显细化,其中MNY3合金呈现出均匀细小的组织。经过变形后,合金中析出大量第二相,其形貌分布也发生了变化。压缩强度得到大幅度提升,力学性能随着Ni元素的增加先上升后下降,压缩形变率略有下降。腐蚀速率较热处理合金有所降低,MNY3合金较其他三种合金具有最为均匀细小的组织,在腐蚀过程也表现为较为均匀的腐蚀。MNY4合金由于析出的大量的MgXNi相,腐蚀更为剧烈,并呈现第二相颗粒脱落和腐蚀产物破裂的趋势。MNY3合金表现出最优的结构和功能性能,抗压强度和压缩屈服强度分别为592 MPa和384 MPa,伸长率为14%,表现出优异的力学性能,腐蚀速率达到4866 mm/a,完全可以满足井下工具用压裂球材料对力学性能和腐蚀降解速率的要求。