超细晶Ti(C,N)基金属陶瓷在油井特殊环境中的磨损与腐蚀行为

在油井极端环境中，轴套等过流部件受到严重的腐蚀与磨损。Ti(C,N)基金属陶瓷具有低密度和摩擦系数、高硬度高耐磨耐蚀性，在此领域中有好的应用前景。但同时存在强韧性不足的问题，目前国内外普遍采用超细化来解决，但超细化后微观组织结构与性能变化对金属陶瓷耐磨耐蚀性的影响尚不明确。本项目通过模拟油井环境的磨损腐蚀实验，探索超细化之后金属陶瓷的磨损与腐蚀机理，并建立该微观组织结构与性能诸参数与耐磨耐蚀性之间的关系。研究内容包括超细Ti(C,N)基金属陶瓷耐磨耐蚀材料的成分优化设计；微观组织结构因素（晶粒度、芯/环相形貌、成分分布、界面结构、残余应力状况、孔隙度）、性能因素（硬度、抗弯强度、断裂韧性）、油井模拟环境三因素（电化学、固相颗粒、流体力学）对Ti(C,N)基金属陶瓷耐磨耐腐蚀行为的影响。本项目研究可拓展金属陶瓷的研究领域，为耐磨耐蚀材料开发提供理论指导，有利于我国攀西丰富Ti资源的深度开发。

本项目按计划顺利地完成了超细晶 Ti(C,N)基金属陶瓷的腐蚀磨损行为的研究，取得了预期的结果。研究内容主要集中在制备工艺研究，成分优化设计研究，成分对金属陶瓷腐蚀及腐蚀磨损行为影响研究，液体和固体颗粒因素对金属陶瓷冲蚀磨损行为影响研究；金属陶瓷力学性能和显微组织特征与其冲蚀磨损行为的关系研究等方面。本研究项目制备了组织和性能优异的超细Ti(C,N)基金属陶瓷材料；得出了Ti(C,N)基金属陶瓷冲蚀磨损机理以和腐蚀与冲蚀磨损交互作用机理；阐明了Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能和显微组织特征与其冲蚀磨损行为之间的关系；详细论述了液体和固体颗粒因素对金属陶瓷冲蚀磨损行为影响的规律；最后，针对不同的腐蚀磨损环境，设计出了多类Ti(C,N)基金属陶瓷耐磨耐腐蚀材料。本研究具有非常重要的科学意义和工程应用价值。