水力压裂技术是一项应用于低丰度、低渗透油气田的增效开采技术。施工过程中，需采用压裂球和桥塞等工具对不同作业层的施工管柱进行封堵。由普通合金制成的压裂球等工具如果滞留井中，会降低油井产能。日前，记者从中科院金属所获悉，该所已经成功开发出纯水中即可溶解的可溶铝合金材料，并且可调控该合金与水反应的起始温度和在水中的溶解速率。

    人们很难观察到铝在水中溶解，因为铝表面连续而致密的氧化膜阻碍了铝水反应。科研人员围绕铝水反应的一些基本问题开展了系列工作，发现当合金与水接触时界面低熔点相中的铝与水即发生放热反应，同时铝晶粒中的铝原子能够向液态的界面低熔点相中不断扩散，借助低熔点相对铝氧化膜的破坏和对铝原子的传输作用，铝可持续与水反应。

    为了满足可溶铝合金的溶解性能和力学性能，合金中需同时添加低熔点金属和多种强化合金元素。研究人员在大量实验基础上对合金成分进行优化，利用细化合金晶粒和提高铝液质量等途径来改善合金的塑性，采用淬火和时效工艺对合金的综合性能进行调控，最终制备出满足实际工况需求的铝合金材料。该合金维氏硬度接近150，抗压强度满足水力压裂要求。

    目前，课题组与有关企业合作研发了压裂球、球座和桥塞等多个产品。压裂球已在大庆和长庆等油田获得应用。

    延伸阅读：

    铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。硬铝合金属AI—Cu—Mg系，一般含有少量的Mn，可热处理强化。其特点是硬度大，但塑性较差。超硬铝属Al一Cu—Mg—Zn系，可热处理强化，是室温下强度最高的铝合金。但耐腐蚀性差，高温软化快。锻铝合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金，虽然加入元素种类多，但是含量少，因而具有优良的热塑性，适宜锻造，故又称锻造铝合金。

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责任编辑：王元

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