[发明专利]含铍的镁合金和该合金的半固态制造方法及该合金的制品

说明书

本发明涉及铍镁合金。更具体地说，本发明是一种制造含铍的镁合金及将其成形为有用结构产品的方法。

目前，还没有报道过已知的实用铍镁结构合金。该技术领域中可得到的情报报导了MgB₁₃的生产。它是一种脆性的金属互化物，因此，不能以任何已知的实用方式使用(Stonehouse,Distribution of ImpurityPhases,Beryllium Science.&Tech.,1979,Vol.1,Pages 182-85)。市售的铍一般含有低于1000重量ppm的镁，它是在常规提炼过程中用作还原BeF₂的组分残留的，而且这种痕量的镁也是以金属互化物(Intermetalliccompound)MgB₁₃的形式存在(Walsh,Production of Metallic Beryllium,Beryllium Science&Tech.,1979,Vol 2,Page8)。

F.H.Ellinger等人的研究小组在the Los Alamas科学实验室进行的早期工作表明，用熔融镁还原BeF₂，结果产生了金属互化物MgBe₁₃，而用镁稀释铝铍预合金产生的整体材料中主要为MgB₁₃枝晶，这种枝晶含有34.4％铍(Elliott,Preparation and Identification of MgBe13,Metallurgyand Ceramics,13 th Ed.,1958,Pages 1-10)。英国人证实了用熔融镁浸渗多孔铍粉制得的金属互化物MgB₁₃的缺点是脆性(Jones,Preparation ofBeryllium-Magnessium Alloys by Powder Metal-Lurgical Methods,UnitedKingdom Atomic Energy Authority Memorandum,1961,AERE M828)。Jones观察到这种合金具有围绕着铍晶粒的MgBe₁₃网状结构，正是这种结构导致了其脆性和很大的硬度。

铍在制造富镁母合金时作为保护性氧化物，这个用途是众所周知的。这种铍可用于防止在向下流加工装置运送和加入镁时镁的氧化。例如，俄亥俄州埃尔莫市的Brush Wellman有限公司生产和销售含5％或更少量铍的富镁球团，这种球团是将镁合金粉未和铍粉热压制成的。在下流加工装置的最终镁产品中，残余铍的含量少于0.01％。

金属的常规半固态制造即触变成形是一种利用热熔化的金属在其冷却过程中对其连续而激烈地搅拌时所表现的低表观粘度的制造方法(Brown,Net-Shape Forming Via Semi-Solid Processing,Advanced Material&Processes,Jan.1993.,pages 327-338)。目前用了各种术语用来描述半固态加工金属制造有用产品，包括流变铸造、料浆铸造、触变锻造和半固态锻造等术语。每一个术语都与半固态加工步骤的不同特点或使用设备类型的差异有关。

一般地说，半固定加工的首先步骤是加热一种或多种金属，使其温度超过它们的液相线温度形成熔融金属或合金。在慢慢冷却过程中，可使用该领域中已知的各种方法在液化的金属中引入剪切力，以便在原处(in situ)形成分散在熔体中的等轴(equiaxed)晶粒。在这种条件下，该金属称为处于“触变”性料浆状态或半固态料浆状态。触变料浆是以非树枝状显微结构为特征的，它可以在能自动操作和精确控制，而又能提高铸造材料产率的大型生产设备中相当容易地加以处理(Kenny,SemisolidMetal Casting and Forging,Metals Handbook,9the ed.,1988,Vol.15,pages327-338)。

半固态金属料浆的非树枝状显微结构在Flemings所拥有的专利3,902,544中有所描述。该专利中公开的方法堪称这一技术领域的代表，该专利着重于在熔体慢慢冷却过程中产生激烈的对流现像，使得产生的是具有非树枝状显微结构的等轴晶粒分散体。(Flemings,Behavior ofMetal Alloys in the Semisolid State,Metallurgical Transactions,1991,Vol.22A,pages 957-981)。