梁 健，岳 文，孙建华，佘丁顺，侯斌斌，尹 浩

(1.中国地质科学院勘探技术研究所，河北廊坊 065000；2.中国地质大学(北京)工程技术学院，北京 100083)

超声波冷锻与阳极氧化处理铝合金钻杆摩擦学性能研究

梁 健1，岳 文2，孙建华1，佘丁顺2，侯斌斌2，尹 浩1

(1.中国地质科学院勘探技术研究所，河北廊坊 065000；2.中国地质大学(北京)工程技术学院，北京 100083)

恰当的表面工程技术是实现长寿命、高可靠性、高耐磨性铝合金钻杆的关键技术之一。本文选用超声波冷锻技术(Ultrasonic Cold Forging Technology，UCFT)和阳极氧化技术(Anodic Oxidation，AO)对铝合金钻杆材料(7E04)进行表面强化处理。在球盘摩擦磨损试验机上对UCFT和AO处理前后铝合金的摩擦学性能进行表征，选取ZrO2硬质材料的对磨球。结果表明，经UCFT处理后样品表面形成了约为100 μm的塑性变形层，表面晶粒细化至56 nm；经AO处理后样品表面生成了多孔的氧化物层，其厚度约60 μm；UCFT处理与AO处理均不同程度地提高了样品的表面硬度和耐磨性；且AO处理能有效降低样品的摩擦系数；与未处理的样品表面发生了磨料磨损、粘着磨损和塑性形变不同，UCFT处理的样品呈现出典型的粘着磨损形貌，AO处理的样品主要为疲劳磨损形式。

铝合金钻杆 超声波冷锻 阳极氧化 摩擦磨损

Liang Jian，Yue Wen，Sun Jian-hua，She Ding-shun，Hou Bin-bin，Yin Hao.Study on the tribological properties of aluminum drill pipes under ultrasonic cold forging and anodic oxidation treatment[J].Geology and Exploration，2016，52(3):0576-0583.

0 引 言

铝合金钻杆具有重量轻、比强度高、钻进深度深、能耗小等特点(表1)，使其成为难进入地区钻探、大位移井、定向井、超深井及深部科学钻探中钻柱设计的优选方案(Gelfgatetal.，2007；ACME Inc，2009；吕拴录等，2009；鄢泰宁等，2010)。铝合金钻杆技术作为前苏联СГ-3科学超深井三大特色技术之一，为提高人类向地下空间进军的能力做出了巨大的贡献(王达等，1995)。……