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在Mg-3Zn-1Y高强镁合金的基础上,通过添加不同含量的Cu,开发快速降解镁合金材料,来满足石油钻井工程中,油田分级压裂球和封隔器所用材料的性能要求。通过半连续铸造成型,热挤压,热轧,最后时效处理等工艺,采用金相显微镜、XRD物相分析、SEM分析、TEM分析以及力学性能等测试手段,重点研究Cu元素对变形Mg-3Zn-1Y合金显微组织和力学性能,腐蚀性能的影响。(1)变形Mg-3Zn-1Y合金主要由α-Mg,Mg3Zn3Y2相和Mg3Zn6Y相组成,Cu的添加抑制了Mg3Zn3Y2相的形成,减少了Mg3Zn6Y相的数量,MgZnCu相大量沉淀析出。Mg-3Zn-1Y-xCu(x=1,3,5)合金主要由α-Mg,Mg3Zn6Y相,MgZnCu相组成。(2)Mg-3Zn-1Y-x Cu合金在热挤压和热轧变形的过程中,都发生了动态再结晶,晶粒得到细化。在时效处理的过程中,都发生了静态再结晶,挤压合金是由MgZnCu粒子激发形核,而热轧合金除了MgZnCu粒子激发形核外,还靠形变孪晶诱导形核。(3)挤压时效态Mg-3Zn-1Y-3Cu合金展示出优异的综合力学性能,其极限抗拉强度(UTS)、拉伸屈服强度(TYS)、伸长率分别为333 MPa、283 MPa、15.2%;其极限抗压强度(UCS)、压缩屈服强度(CYS)、压缩率分别为506 MPa、189 MPa、12.9%。添加Cu可以改变Mg-3Zn-1Y合金的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度。Mg-3Zn-1Y-3Cu合金的自腐蚀电流密度最大,值为8.962×10-2 A·cm-2。Mg-3Zn-1Y-3Cu合金的快速降解能力最好,降解速率达到0.41mm/day。(4)热轧时效Mg-3Zn-1Y-3Cu合金的抗拉强度(UTS)、拉伸屈服强度(TYS)、伸长率分别为352 MPa、292 MPa、13.1%;其抗压强度(UCS)、压缩屈服强度(CYS)、压缩率分别465 MPa、364 MPa、8.5%。主要由于大量变形孪晶的生成及准晶Mg3Zn6Y相和高熔点MgZnCu相共同阻碍位错运动,产生晶界强化。随着Cu含量的增加,热轧Mg-3Zn-1Y-xCu合金的降解性能越来越好,Mg-3Zn-1Y-3Cu合金的降解速率为0.31mm/day。