近日，我院吴念初团队在铝合金钻杆表面高耐腐耐磨涂层领域中取得重大进展。团队利用低温超音速火焰喷涂方法将铝基非晶粉末涂覆到铝合金钻杆表面，制备出高耐磨和抗腐蚀铝基非晶涂层，解决了铝合金钻杆在复杂工况下的使用寿命低的问题。研究成果以《Al-based amorphous coatings by warm spraying: Numerical simulation and experimental validation》（温喷涂制备铝基非晶涂层：数值模拟和实验验证）为题，发表于《Journal of Alloys and Compounds》（影响因子6.3），并发表相关发明专利（一种铝合金钻杆表面制备高耐磨和抗腐蚀铝基非晶涂层的方法2023115927137）。
通过结合数值模拟与实验验证，采用温喷涂技术成功制备出了低孔隙率的铝基完全非晶涂层。并研究开发了一种基于计算流体力学的温喷涂喷枪模型来模拟温喷涂的过程。该研究重点探究了反应物流量、氧燃比、冷却剂流量、喷涂距离、粒子尺寸、粒子形状、粒子入射速度及粒子入射角度等参数对气流场参数（压力、温度与速度）和粒子飞行特性（温度、速度与飞行轨迹）的影响。根据模拟结果确定了最优喷涂参数：反应物流量为0.008740 kg/s、氧燃比为2.7、冷却剂流量为0.007356 kg/s、喷涂距离为142 mm、颗粒尺寸范围10-35 μm、球形颗粒、颗粒入射速度为10 m/s、颗粒入射角度为0°。基于最优参数进行的温喷涂实验成功制备出了孔隙率仅为0.08%的铝基完全非晶涂层。
利用低温超音速火焰喷涂技术将铝基非晶合金以粉末粒子的形式涂覆到铝合金钻杆表面，形成铝基非晶合金涂层。在不破坏铝合金钻杆原有力学性能的前提下，充分发挥铝基非晶合金高强度、高韧性、超塑性以及优异的耐腐蚀性、耐磨性等优点，来改善铝合金钻杆在深部油气井钻探过程中暴露出来的硬度低、易磨损、高温力学性能差、抗盐腐蚀能力差等缺点，从而提高铝合金钻杆的硬度、耐磨性、抗腐蚀性等性能，降低铝合金钻杆在钻探过程中产生划痕、磨损、腐蚀和断裂等失效形式的机率，延长铝合金钻杆在复杂工况下的使用寿命。（撰稿人：吴念初 校对人：胡跃鑫 审稿人：李印福）
