原位合成陶瓷颗粒增强6061活性铝合金的力学与溶解性能研究及其在高效采油中的应用

本研究针对轻质结构-功能材料的需求，通过原位合成TiAl3/Al2O3纳米增强相与低熔点第二相协同调控，实现了6061铝基合金强度提升至285MPa（应变14%）的同时溶解速率达3.19g·cm?2·h?1，为高效石油开采提供了低成本解决方案。

　　

通过热挤压工艺，6061活性铝合金与添加0.5wt% TiO₂的铝-硅-镁-镓-铟-锡（Al-Si-Mg-Ga-In-Sn）合金晶粒尺寸分别从150μm和111μm细化至15μm和11μm。研究发现，原位合成的TiAl₃/Al₂O₃纳米强化相在晶内均匀分布，而低熔点第二相Mg₂Sn和In₃Sn沿晶界呈交替分布模式。力学测试表明，陶瓷颗粒的引入使拉伸强度从240MPa提升至285MPa，且14%的应变得以保持，这归因于TiAl₃/Al₂O₃体积膨胀产生的压应力补偿。溶解机制分析显示，铝基体与Al₂O₃颗粒及Mg₂Sn/In₃Sn相间形成微观电化学电池，多相耦合效应促使局部腐蚀加速，溶解速率达3.19g·cm^?2·h^?1。该材料兼具强度、延性与可控溶解特性，为石油开采领域提供了轻量化结构-功能一体化材料新策略。