[发明专利]WE54稀土镁基合金的遗传制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种WE54稀土镁基合金的遗传制法，特别是涉及尤其重视使用金属遗传性原理于主炉料制备高稀土含量镁基合金遗传制法。

背景技术

使用遗传学相关原理获得目标产物的方法(遗传制法)在生物工程上为普遍使用的方法。然而，从1927年金属遗传学提出至今，在冶金领域高度重视该方法应用相比之下逊色很多。

具有国防合金之称的WE54合金是老牌号(desingnation)、有历史、有影响、有代表性的合金之一。该合金遗传制法，一定程度上能够代表一类高稀土含量镁基合金的遗传制法。但是，目前为止，对WE54合金本身遗传制法研究或选用该合金为样本的遗传制法研究还未见报道。1938年德国发明家Sauerwald开拓稀土Y在镁基合金中的应用(USP 2,219,056)；1968年美国陆军部公开在镁加入9wt％左右稀土纯Y可获得高强镁钇合金的发明(USP 3,391,034)；此后，英国发明家将该镁加入9wt％左右稀土纯Y方法中保留约5wt％左右稀土纯Y，其余4wt％左右用其它混合稀土替代，获得性能更好的WE54合金并在军事工业中列装和确定牌号；由此开拓世界各国在军事工业中普遍使用该合金的先河。可见，WE54合金为名副其实的有历史和有影响的合金。目前，该合金名义组成为：稀土总量约为9wt％、锆约为0.4wt％、镁为余量；WE54中数字与该合金稀土元素中钇(Y)约为5wt％、其它以钕(Nd)为主混合稀土元素约为4wt％的中的两个百分比数字密切相关。代表性企标化学组成(WE54A)为：Y为4.75wt％-5.5wt％，RE*为3wt％-4wt％，Zr为0.2wt％-0.4wt％，Mg为(平衡)余量；RE^*中Nd为1.5wt％-2.0wt％，其余的2.0wt％-2.5wt％为Dy、Gd、Er等(Y除外)其它稀土元素；合金密度约为1.85g/cm³；熔化范围545℃-640℃。

稀土总量在13wt％左右、钇钆组合或其它组合的高温高强镁基稀土合金，该类合金被亚洲国家赋予(超越WE54合金的)很高期望值；这类合金在诸如中国的CN200610031169.9、CN200510025251.6、CN200610024085.2和CN200610131696.7号专利；日本的JP19920196482[特开平6-49580]、JP19920195846[特开平6-49579]号等专利中都有专门的揭示；这类合金中稀土总量比WE54合金更高，已近乎打破常规稀土-镁母合金(master alloy))与稀土-镁应用合金的界限。对WE54合金遗传制法研究成果，无疑对制备这类高稀土含量镁基合金具有一定代表性。

金属遗传学理论中炉料(furnace charge)对目标合金的组织遗传(structure heredity)和力学性能遗传性(mechanical property heredity)已被确认无疑。镁合金中AZ91D组织遗传性利用的研究等也有报道(铸造[J]，2005年，54卷12期，P1261-1264)。

首先获得具有良好组织、诸如晶粒细化的合金炉料，在后续加工中尽可能保持该细化的晶粒不被破坏、而使其残留在目标合金中达到优质遗传因子(heredity factor)遗传的目的，这种遗传制法着重点落在(类似生物学)获得上位基因(epistatic gene)上。诸如中国专利CN 200510017580.6揭示在电解生产原料铝锭的电解槽中直接添加少量钛、硼、稀土元素，以添加的该微量元素为晶粒细化剂，并期望Al-Ti-B和稀土金属间化合物等继续遗传。然而，能否达到目的显然取决于后续加工中破坏遗传要素的外界条件和该遗传因子的自身稳定性的相互竞争。所说的后续加工中破坏遗传要素的外界条件很多，主要包括熔配合金中的过热(过高温度)、热处理中回火过热(均匀化温度过高)、蘸火及淬火过热(固溶处理及冷淬温度过高)，轧制退火过热，电磁搅拌或强搅拌等。

对合金变质或精炼处理中变质剂或精炼剂需要与液态合金充分接触才能达到变质或精炼效果，实现该充分接触主要方法为强搅拌，显然、遗传制法着重点落在欲保留的上位液态合金中的基因(目标遗传因子)被破坏或经历被破坏考验；中国专利CN200710126583.2中发明一种“现场生成新优质遗传因子”的方法一定程度上解决了该矛盾。该发明揭示：在对A356合金原铝液精炼和变质中，用富铈混合稀土中间合金替代锶变质剂，同样强磁力搅拌也可获得良好结果，其中目标合金遗传性好。可见，“现场生成新优质遗传因子”的方法也是一种可取的遗传制法。