4j80膨胀合金材料研究报告
膨胀合金
(1) 低膨胀 因瓦 合金 低膨胀(因瓦 因瓦)合金
其α(20~100℃)<1.8×10-6℃-1，主要用于制造精密仪器仪表中随温度 ℃ × 变化尺寸近似恒定的元件，如精密天平的臂、标准钟摆杆、摆轮、长度 变化尺寸近似恒定的元件，如精密天平的臂、标准钟摆杆、摆轮、 标尺、大地测量基准尺、谐振腔、微波通信的波导管、 标尺、大地测量基准尺、谐振腔、微波通信的波导管、标准频率发生器 还用作热双金属的被动层。 等，还用作热双金属的被动层。 一些低膨胀合金列于表1。 一些低膨胀合金列于表 。
图1 原子间的势能曲线
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在某温度下，它的平衡距离 可由式(1)的一阶导数等于零求得 的一阶导数等于零求得， 在某温度下，它的平衡距离r0可由式 的一阶导数等于零求得，即
dU ( R) Am Bn (2) = m +1 − n +1 = 0 dr r r 宏观上金属与合金在加热或冷却时，尺寸和体积发生变化， 宏观上金属与合金在加热或冷却时，尺寸和体积发生变化，这种由 热膨胀。 于温度变化导致尺寸和体积变化的现象，称为热膨胀 于温度变化导致尺寸和体积变化的现象，称为热膨胀。表征金属与合金 热膨胀的主要参数是膨胀系数。 热膨胀的主要参数是膨胀系数。
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2. 膨胀合金的分类和特征
膨胀合金按合金系列分类便于了解同类合金的冶炼、加工、 膨胀合金按合金系列分类便于了解同类合金的冶炼、加工、结构等 性质，可分为： 性质，可分为：Fe-Ni、Fe-Ni-Co、Fe-Ni-Cr、Fe-Ni-Cu、Fe-Cr系。按 、 、 、 、 系 用途和特征分类则便于使用。 用途和特征分类则便于使用。
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是热双金属片随温变化的示意图。 图3是热双金属片随温变化的示意图。在 是热双金属片随温变化的示意图 室温时的状态，是平直的图3a；加热时， 室温时的状态，是平直的图 ；加热时，它 将变成图3b的形状 的形状， 将变成图 的形状，这是由于组成热双金属 片的两层材料具有不同的热膨胀系数， 片的两层材料具有不同的热膨胀系数，具有 高膨胀系数的主动层，受热时伸长较大， 高膨胀系数的主动层，受热时伸长较大，而 具有低膨胀系数的被动层伸长较小， 具有低膨胀系数的被动层伸长较小，由于两 层是牢固地结合在一起，因此， 层是牢固地结合在一起，因此，加热时使热 双金属片向被动层方向弯曲；冷却时则相反， 双金属片向被动层方向弯曲；冷却时则相反， 它将弯曲成图3c的形状 的形状。 它将弯曲成图 的形状。由于热双金属片在 图3 热双金属片随温度变化示意图 温度变化时发生弯曲， 温度变化时发生弯曲，从而产生一定的 推力和位移，利用这一功能，热双金属片可实现热-机械能转换 机械能转换。 推力和位移，利用这一功能，热双金属片可实现热 机械能转换。 热双金属片被广泛地用作温度测量及自动控制设备中的热敏元件、 热双金属片被广泛地用作温度测量及自动控制设备中的热敏元件、 传感器元件，实现温度指示，温度控制，程序控制和温度补偿等功能。 传感器元件，实现温度指示，温度控制，程序控制和温度补偿等功能。
膨胀堵漏材料及堵漏工艺研究进展
钻探工程Drilling Engineering第50卷增刊2023年9月Vol. 50 Sup.Sep. 2023：56-62膨胀堵漏材料及堵漏工艺研究进展严君凤，蒋炳，罗显粱，吴金生（中国地质科学院探矿工艺研究所，四川 成都 611734）摘要：在新一轮战略找矿行动中，为了更好地完成大量的钻探工作，减少冲洗液的漏失，降低钻探施工成本，应加强膨胀堵漏材料的研究和应用。
本文综述了吸水膨胀材料、吸油膨胀材料、形状记忆形变堵漏材料的合成方法；为适应钻孔堵漏的需求，提高膨胀材料的强度、抗盐性以及延迟膨胀技术；采用膨胀堵漏材料进行堵漏时的施工工艺。
为膨胀堵漏材料的推广应用提供指导。
关键词：膨胀堵漏材料；吸水膨胀材料；吸油膨胀材料；形状记忆形变材料；智能堵漏；堵漏工艺中图分类号：P634.6；TE254 文献标识码：A 文章编号：2096-9686（2023）S1-0056-07Research progress in expansion plugging materialsand plugging technologyYAN Junfeng ，JIANG Bing ，LUO Xianliang ，WU Jinsheng(Institute of Exploration Technology, CAGS, Chengdu Sichuan 611734, China )Abstract ： In the new round of strategic mining operations ， in order to better complete large amounts of drilling work ， reduce drilling fluid leakage and drilling costs ， the research and application of the expansion plugging materials should be carried out. Therefore ， the synthesis methods of water absorption expansion ， oil absorption expansion ， and shape memory deformation plugging materials are reviewed in this article. The plugging technology using expansion plugging materials is adopted in order to meet the needs of drilling plugging such as improve the strength ， salt resistance ， and delay expansion. It can provide guidance for propagation of the expansion plugging materials.Key words ： expansion plugging material; expansion after water absorption material; expansion after oil absorption material; shape memory shape‑shifting meterial; intelligent plugging; plugging technology矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，面对日益复杂的国际环境，为了提升国内能源资源保障能力，我国十四五规划了《新一轮找矿突破战略行动》；2023年全国自然资源工作会议全面启动了新一轮战略性矿产国内找矿行动。
膨胀合金调研方案
膨胀合金调研方案1. 背景膨胀合金是一种具有高温、高压、高精度和高可靠性的特种材料，广泛应用于海洋、石油、化工、航空航天等领域。
然而，在国内，膨胀合金的研究和应用仍处于起步阶段，相关产业链缺乏完整的体系和技术创新。
为了了解膨胀合金的现状、应用前景，同时探索国内相关领域的发展机会，本文提出了一份膨胀合金调研方案。
2. 目的本次调研旨在了解以下内容：•膨胀合金的应用场景、发展现状、技术水平以及市场前景；•国内膨胀合金产业发展现状和趋势；•膨胀合金未来发展的机遇和挑战。
3. 调研内容3.1 膨胀合金基本概念和应用场景•了解膨胀合金的定义、分类、工作原理及其应用场景；•寻找相关行业、领域中膨胀合金的应用案例；•了解国内外膨胀合金技术发展趋势，分析其优缺点。
3.2 国内外膨胀合金市场现状•分析国际市场上膨胀合金的销售现状和市场占有率；•了解国内市场上膨胀合金的销售现状和市场份额；•了解国内外主要生产厂家、产品种类、市场细分情况。
3.3 国内膨胀合金行业现状•分析国内膨胀合金行业的发展历程、现状和存在的问题；•了解国内膨胀合金行业的政策支持和发展趋势；•了解国内膨胀合金行业的主要生产企业、产品特点和生产规模。
3.4 膨胀合金的未来发展趋势•分析膨胀合金的发展历程、技术革新和市场需求变化；•了解国内外膨胀合金技术研究进展、研究方向和研究重点；•探讨膨胀合金未来发展的机遇和挑战。
4. 调研方法•文献调研：查阅相关的学术论文、行业报告、新闻报道等，收集膨胀合金的基本情况、发展现状、技术水平；•现场调研：走访膨胀合金生产企业、应用领域，了解膨胀合金的实际应用情况和行业现状；•问卷调查：针对膨胀合金生产企业、应用领域和相关行业从业人员进行在线问卷调查，获取大量数据和实际反馈。
5. 调研时间和周期本次调研时间定为两个月，计划在以下时间节点开展工作：•第一周：确定调研方案，制定详细工作计划；•第二周至第三周：文献调研，搜集资料，制定调研问卷；•第四周至第五周：问卷调查，提高调研效率；•第六周至第七周：走访生产企业、应用领域进行现场调研；•第八周至第九周：数据整理、分析和撰写调研报告。
一种石油天然气开采用80钢级膨胀管的性能研究
一种石油天然气开采用80钢级膨胀管的性能研究李远征;韦奉;毕宗岳;张峰;何石磊【摘要】从显微组织、硬度、残余应力、力学性能、外压与内压失效性能等方面,分析了利用SEW工艺研发的80钢级膨胀管的综合性能.结果表明:开发的80钢级膨胀管的显微组织为铁素体+回火索氏体;经膨胀率为16.50％的膨胀变形后,管材的屈服强度为640～650 MPa,抗拉强度为725～735 MPa,伸长率为18.5％～20.5％,焊缝横向(1/2尺寸,0℃)冲击功达到56～60 J,抗外压挤毁强度超API RP 5C3标准要求值18％,静水压强度超API Spec 5CT标准要求值88％,综合力学性能良好.【期刊名称】《钢管》【年(卷),期】2015(044)002【总页数】5页(P22-26)【关键词】膨胀管;80钢级;SEW工艺;力学性能【作者】李远征;韦奉;毕宗岳;张峰;何石磊【作者单位】国家石油天然气管材工程技术研究中心,陕西宝鸡721008;宝鸡石油钢管有限责任公司,陕西宝鸡721008;国家石油天然气管材工程技术研究中心,陕西宝鸡721008;宝鸡石油钢管有限责任公司,陕西宝鸡721008;国家石油天然气管材工程技术研究中心,陕西宝鸡721008;宝鸡石油钢管有限责任公司,陕西宝鸡721008;国家石油天然气管材工程技术研究中心,陕西宝鸡721008;宝鸡石油钢管有限责任公司,陕西宝鸡721008;国家石油天然气管材工程技术研究中心,陕西宝鸡721008;宝鸡石油钢管有限责任公司,陕西宝鸡721008【正文语种】中文【中图分类】TG443;TE931+.2随着我国石油工业的迅猛发展，国内油田已经进入开发中后期，井筒维护、剩余油的挖潜、套损井的修理已经成为油田二次开发的重点工作。
可膨胀管技术（Expendable Tube Technology）作为21世纪石油钻采行业的核心技术之一，在钻井、固井、修井、套管补贴等方面表现出很好的优势［1-5］。
膨胀合金4J43组织和性能的初步研究
兰州理工大学硕士学位论文膨胀合金4J43组织和性能的初步研究姓名：钱月平申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：夏天东20070601膨胀合金４５４３组织和性能的初步研究第３章工艺１对４Ｊ４３组织和性能的影响３．１４Ｊ４３合金成分由于在工艺１中没有改变合金化学成分的工艺，因此４１４３合金的化学成分取决于中频冶炼。
用直读光谱仪对４Ｊ４３直接铸锭进行化学成分分析，分析结果如表３．１所示，由表可知合金成分完全达到国标的要求。
表３．１４１４３直接铸锭化学成分分析结果３．２工艺１对４Ｊ４３组织的影响３．２．１直接铸锭的组织１．宏观组织图３．１为４Ｊ４３合金直接铸锭的宏观组织。
由于直接空冷，因此在铸锭中产生了很大的温度梯度。
除了外侧由于激冷作用产生了少量的细等轴晶外，在整个横截面上基本都是柱状晶，且晶粒粗，穿晶现象非常明显。
图３．１４Ｊ４３合金直接铸锭端面宏观组织２．微观组织对图３．１中直接铸锭的外侧和中心区域进行放大观察，可以明显的看到外侧的细晶区（图３．２ａ）、中间发达的柱状晶（图３．２ｂ）以及铸锭中心由于补缩不及时产生的疏松现象（图３．２ｃ）图３．２直接铸锭端面微观组织３．２．２◇１２棒材的组织在工艺１中直接铸锭经过多道次的塑性变形由轧机轧制为０１２棒材，从图３．３中可以看出中１２棒材轴向组织由于塑性变形被拉长，而且部分晶界变得不清晰，较多的晶粒内部出现孪晶面。
与之相对应的径向组织（图３．４）由于晶粒在变形方向上被拉长，因此晶粒在径向上表现的较为细小，但显现出部分晶界不清晰的特征。
图３．３４３４３合金中１２棒材轴向组织图３．４４Ｊ４３合金０１２棒材径向组织３．２．３成品的组织４Ｊ４３合金成品是由‘ｂ１２棒材经多次拉拔得到的西８．０或西８．３的合金棒材。
本实验中成品尺寸为４＞８．Ｄ。
因４Ｊ４３合金成品经过多道次的拉拔，变形量很大，呈现出纤维状，部分晶粒变得模糊不清（图３．５ａ、ｂ、ｃ）。
又由于工艺１中没有二次精炼工艺，故成品中夹杂物含量较高（图３．５ｄ、ｅ）。
膨胀合金
一. 合金的热膨胀特性
一般金属与合金的膨胀系数随温度变化的规律如图 (a)，
叫正常热膨胀。但某些金属和合金，如Ni和铁镍合金 的膨胀系数随温度变化的规律与之不同(图 (b))，称为 反常热膨胀。Ni的膨胀系数在居里点附近异常增大， 叫正反常。而Fe-Ni 35at%合金在居里点附近的膨胀系
T2 T1
（1/℃）
式中:L1，V1――温度T1时试样的长度和体积，
L2，V2――温度T2时试样的长度和体积。
一. 合金的热膨胀特性
2、热膨胀的物理本质
金属热膨胀的本质：温度升高，
金属点阵中的原子或离子在
点阵结构上的热振动加剧，
振幅增大；同时势能曲线不 对称，使原子振动中心发生
位移；且该位移随温度的升
二. 膨胀合金
2、膨胀合金的分类
低膨胀合金
膨胀 合金
定膨胀合金
高膨胀合金
二. 膨胀合金
2.1. 低膨胀合金
(亦称因瓦合金invariable) (尺寸几乎不随温度变化)
要求材料的线膨胀系数 20 100C ≤1.8×10-6/℃。 典型低膨胀合金有4J36〔因瓦〕和4J32〔超因瓦〕合 金，其它则是根据性能需要演变来的合金，如4J38易 切削因瓦合金、Fe-Co54-Cr9耐蚀因瓦合金等。
一. 合金的热膨胀特性
◆热膨胀合金的物理基础是因瓦反常（铁磁性合
金）！
◆已有的研究和总结表明，因瓦合金多为富铁的
面心立方铁磁性合金，在接近面心与体心立方
相边界的很窄的成分范围内。而且该成分要对
应于高磁矩和较低居里点的成分范围。
二. 膨胀合金
1、定义
具有反常热膨胀特性的一种精密合金，又称 热膨胀合金，广泛用于电子工业、精密量具、精 密仪表和低温工程等领域。
4J80膨胀合金
4J80膨胀合金表1、4J80合金的牌号和化学成分合金牌号化学成分(质量分数)(％)C P S Mn SiM0W Cu Ni ≤4J80O.050.020O.0200.40O.309.50～11.509.50～11.501.50～2.50余量注：1.在平均线胀系数满足本标准规定条件下，允许钼、钨、铜含量偏离表中规定范围。
2.合金的品种规格、尺寸及其允许偏差应符合GB/T14985《膨胀合金》的有关规定。
表2、4J80合金的线胀系数和磁导率合金牌号试样热处理制度平均线胀系数ā／(10一6／K)磁导率μ200／(mH／m) 20～500℃20～600℃4J80在保护气氛或真空中加热到850.950℃，保温30～40min，以不大于300℃／h速度冷却到300℃以下出炉12.7～13.313.O～13.6≤0.00125表3、4J80合金的线胀系数合金牌号不同温度范围内的平均线胀系数ā／(10一6／K)20～100℃20～200℃20～300℃20～400℃20～500℃20～600℃20～700℃20～80D℃20～900℃20～1000℃20～1C150℃4J8011.611.912.412.713.O13.0表4、4J80合金的直流磁导率合金牌号不同磁场强度下的磁导率口／(mH／m)4kA／m8kA／m12kA／m16kA／m32kA／m40kA／m80kA／m4J800.00125084 1.000670.001250790.001250680.00125073 5、4J80合金材的力学性能合金牌号抗拉强度ób／MPa屈服点δ5／MPa弹性模量E／MPa伸长率(Lo=50mm)(％)杯突值／mm硬度HV4J80749.O289.52206505512.6156表6、4J80合金的其他性能合金牌号电阻率P／(μΩ·m)密度／(g／cm3)热导率At／[W／(m·K)]20℃300℃600℃4J80O.889.6715.516.721.4用途该合金在20～600°C范围内具有一定的平均线胀系数，用作陀螺仪和其他电真空器件中的无磁瓷封材料。
【研究】4J50(FeNi50、Nilo51)成分、性能、参数...
一、概述铁镍定膨胀合金是通过调整镍含量而获得在给定温度范围内能与膨胀系数不同的软玻璃和陶瓷匹配的一系列定膨胀合金，其膨胀系数和居里点随镍含量增加而增加。
该合金是电真空工业中广泛使用的封接结构材料。
1.1 4J50材料牌号 4J50。
1.2 4J50相近牌号见表1-1。
1.3 4J50材料的技术标准 YB/T 5235-1993《铁镍鉻、铁镍封接合金技术条件》。
1.4 4J50化学成分见表1-2。
在平均线膨胀系数达到标准规定条件下，允许镍含量偏离表1-2规定的范围。
1.5 4J50热处理制度标准规定的膨胀系数性能检验试样其热处理制度：在氢气气氛中将试样加热到900℃±20℃，保温1h，以不大于5℃/min速度冷至200℃以下出炉[4]。
1.6 4J50品种规格与供应状态品种有棒材、管材、板材、带材和丝材。
1.7 4J50熔炼与铸造工艺用非真空感应炉、真空感应炉或电弧炉熔炼。
1.8 4J50应用概况与特殊要求 4J50属玻封合金典型牌号，经航空工厂长期使用，性能稳定。
4J50合金主要用于制作精密阻抗膜片，湿簧、干簧继电器，精密长度计量，与相应的软玻璃封接。
在应用中应使选用的封接材料与合金的膨胀系数相配。
热处理时应控制其晶粒度，以保证材料具有良好的深冲引伸性能。
当使用锻、轧材时应严格检验材料的气密性。
二、4J50物理及化学性能2.1 4J50热性能2.1.1 4J50溶化温度范围该合金溶化温度约为1430℃[1,2]。
2.1.2 4J50热导率λ=16.7W/(m·℃)[1,2]。
2.1.3 4J50比热容该合金的比热容为502J/(kg•℃)。
2.1.4 4J50线膨胀系数标准规定的合金平均线膨胀系数见表2-2。
合金的平均线膨胀系数见表2-3。
合金的膨胀曲线见图2-3。
2.2 4J50密度ρ=8.21g/cm3[1,2]。
2.3 4J50电性能电阻率ρ=0.44μΩ·m[1,2]。