随着石油勘探开发技术的迅速发展，注聚三次采油技术已成为我国石油工业持续发展的关键技术之一。在我国已探明的石油储量中，近100亿吨的原油需要利用注聚三次采油技术才能开采出来，而往复式注聚泵（简称注聚泵）则是注聚三次采油最为关键的注入设备。注聚泵是一种通过柱塞在泵缸内往复运动，使缸内工作容积交替增大和缩小，以便用于输送强酸性、高粘度聚合物的容积式往复泵，其主要部件为泵缸、柱塞、曲轴、吸入阀、排出阀等。然而，由于注聚泵长期在高粘度、强酸性工作介质中工作，极易出现注聚泵泵缸、柱塞、曲轴、阀体等金属易损件的腐蚀、磨损、断脱等故障。随着注聚采油技术的迅猛发展，大载荷、高功率、超强耐酸性注聚泵的研制及其应用已成为当前国内外往复机械发展的趋势。因此，如何改善或提高注聚泵金属易损件的表面综合性能已成为我国油田亟待解决的重要课题之一。20世纪90年代初，出现了一门以现代科学（量子力学、分子生物学、介观物理学、混沌物理学）和现代技术（计算机技术、微电子技术、核分析技术）相结合的科学技术，称之为纳米科技。当某种物质达到纳米尺度0.1~100 nm时，该物质的物理和化学性能就会发生变化，出现了某些特殊性能（如，高硬度、高耐磨性、低弹性模量、低摩阻等）。这种既具不同于原本组成的原子、分子，也不同于宏观物质的特殊材料，即为纳米材料。纳米材料从狭义上说，它是由纳米微粒组成的固体材料。其中，纳米微粒的尺度不超过100 nm。从广义上说，纳米材料是指其微观组织结构至少在一维方向上尺度为1~100 nm的固体超细材料，主要包括零维纳米微粒和原子团簇、一维纳米纤维、二维纳米镀层以及三维纳米材料。Ni合金镀层具有优良的抗蚀性、耐高温性和电磁性能，已广泛应用于机械、化工和石油等领域。然而，Ni合金镀层因其硬度较低，难以满足高温、强酸、高压环境中对耐磨性能和抗蚀性能要求较高的工况。近年来，提高Ni合金镀层显微硬度、抗蚀性及耐磨性已成为当前国内外学者研究的热点。SiC陶瓷材料是一种具有低密度、高硬度、高强度、优异耐磨性和抗蚀性的非金属碳化物，是提高金属镀层耐磨性和抗腐蚀最理想材料之一，已广泛应用于航空、航天、能源、等众多领域。把SiC陶瓷材料以纳米粒子形态均匀嵌入到Ni镀层中，产生增强、耐磨、抗蚀效应，达到制备具有高强度、高硬度、优异耐磨性和抗蚀性Ni-SiC纳米镀层的目的。然后，将Ni-SiC纳米镀层与表面织构技术相结合，实现“结构-功能”一体化Ni-SiC织构纳米镀层在注聚泵金属易损件的应用，充分发挥表面织构改变摩擦界面行为作用和纳米镀层强化作用，改善或提高易损件接触表面的耐磨性、摩阻性、抗腐蚀等，进而可显著延长注聚泵的使用寿命。然而，Ni-SiC织构纳米镀层的高耐磨、低摩阻、抗腐蚀等性能，不仅与嵌入其中的SiC纳米粒子粒径、形状及表面状态有关，还直接决定于其制备工艺参数。因此，亟需对Ni-SiC织构化纳米镀层的超声-喷射电沉积工艺参数进行全面、系统地研究和分析。目前，尚需探讨不同表面织构参数（图形类型、尺寸、分布）、超声波参数（功率、频率、作用方向）、喷射参数（射流压力、喷嘴结构、射流流速、喷射靶距）、电沉积参数（电流密度、SiC粒子悬浮量、脉冲频率、占空比）作用下，SiC纳米粒子在复合镀液流场中的运动学特性分析及其与镍离子共沉积微观机理，开展有关超声-喷射电沉积Ni-SiC织构纳米镀层工艺参数组合优化、微观组织分析、性能测试等研究。

东北石油大学

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