变形镁及镁合金牌号和化学成分.doc

1、变形镁及镁合金牌号和化学成分（送审稿）编制说明1 工作简况1.1 任务来源随着当今世界对结构材料轻量化、减重节能、环保以及可持续发展的要求日益提高，镁合金产品展现出广阔的应用前景。镁合金具有密度低，比强度和比刚度高，电磁屏蔽效果好，抗震减震能力强，易于机加工成形和易于回收再利用等优点，在航空、航天、汽车、3C 产品以及军工等领域都具有巨大的应用潜力。尤其是近几年来，国家新材料产业规划中，镁合金以其自身的优点更是作为十二五期间重点推广和应用的金属材料。随着镁合金应用领域的不断拓展，新型镁合金的研究与投入应用也是层出不穷。其中具有典型意义的产品包括 3C 行业用超轻镁锂系列合金的研发成功，更是突破

2、了镁合金原有的合金系列；镁合金稀土系高强耐热镁合金的不断深入研究，更是将镁合金的品种和应用推向了更高更广的领域。GB/T 5153-2003 国家标准中规定的原有的合金牌号和化学成分已经无法满足新型镁合金生产、使用与发展的要求，修订和完善本标准势在必行而且迫在眉睫，镁合金行业的蓬勃发展需要一部完善的统一的国家标准对镁合金牌号与化学成分进行统一和规范。国标委综合201号文件及中国有色金属工业协会中色协综字201号文件，下达了编制变形镁及镁合金牌号和化学成分国家标准的任务，并确定了东北轻合金有限责任公司为编写单位。1.2 起草单位东北轻合金有限责任公司（原东北轻合金加工厂）简称东轻公司，是作为“一

3、五”期间原苏联援建的 156 项重点工程中的 2 项建设发展起来的新中国第一个铝镁合金加工企业。2008 年被国家有关部委认定为国家级高新技术企业。东北轻合金有限责任公司现生产能力 8.25 万吨，生产天鹅牌铝、镁及其合金板、带、箔、管、棒、型、线、锻件和深加工制品等 18 类产品，228 种合金，公司每年有 10%左右的产品远销美国、日本、新加坡等 16 个国家和地区。东轻公司现已装备各类铝镁加工设备 7000 余台套，其中有 2000mm 四重可逆式热轧机、1700mm 四重可逆式冷轧机、50MN 卧式挤压机等，以及从美国、德国、意大利等国引进的 1400mm 薄板冷轧机、1200mm 和

4、 1350mm 箔材轧机、16MN油压机等先进设备，其中从美国引进的 40MN 拉伸机是我国第一台铝合金厚板拉伸机。目前东轻公司投资 40 多亿元建设改造项目，包括年产 5 万吨中厚板项目与年产 15 万吨高精板带材项目，已全部投入生产，东轻公司在铝加工行业的地位与竞争优势将进一步得到巩固和增强。1.3 主要工作过程2014 年 3 月主编单位根据标准的起草原则和企业的一些内控技术指标及检验数据毫无保留的撰写了标准的草案稿，2014 年 3 月 26 日29 日在扬州会议中心召开变形镁及镁合金牌号和化学成分国标的讨论会，与会专家对标准的讨论稿进行了认真、热烈的讨论，撰写了会议纪要，形成了征求意

5、见稿。5月广泛征求相关单位意见，对标准进行修订，形成标准的预审稿。2014 年 11月 3 日6 日在宜兴凯宾斯基饭店召开变形镁及镁合金牌号和化学成分国标的预审会，与会专家对本标准逐条进行了讨论，提出了宝贵意见，撰写了会议纪要，形成了标准的送审稿。2 标准制定的主要原则和依据1）查阅相关标准和国内外新增镁合金种类；2）本标准编制过程中，积极向国际标准靠拢，做到标准的先进性；3）了解国内镁及镁合金加工企业具体情况，力求做到标准的合理性与实用性；4）完全按照 GB/T 1.1 和有色加工产品标准和国家标准编写示例的要求进行格式和结构编写。3 标准主要内容分析3.1 标准主要内容变化本标准主要包括变

6、形镁及镁合金牌号和化学成分。本 标 准 与 GB/T 5153 2003 相 比 ， 主 要 变 化 如 下 ：1） 根 据 行 业 的 发 展 ， 完 善 了 牌 号 命 名 的 细 节 要 求 ；2）增加了代号“J”和“V”分别代表元素“锶”和“钆” ；3）增加了极限数值的表示方法； 4）增加了成分分析与取样的要求；5）增加了Mg99.80、AZ30M、AZ31N、AZ33M、AE90M、 AQ80M、AM41M、AM81M、AW90M、 AJ31M 、AT61M 、AL32M 、AT11M 、M1A 、ZK40A 、ZA73M、ZE90M、ZE20M 、ZM21M、ZM51M、ZW62M

7、、ZW62N 、ZC20M 、VE81M、VW64M、VW75M、VW84M 、VK41M 、EZ22M、WE43B 、WE54A、WE71M、WE83M 、WE91M 、WE93M、WZ52M、LA43M、LA85M、LA86M、LA91M、LA93M、LA103M 、LA103Z 、LA141M、LZ112M 共 45 个牌号和化学成分。3.2 元素代号的增加本版标准中增加元素代号“J” 、 “V”分别代表元素“锶” 、 “钆” 。随着镁合金行业的蓬勃发展，镁合金中添加的元素种类不断增加，MgAlSr 系镁合金的成功研发将“锶”元素引入了变形镁合金产品中，随之将元素代号“J”引入本标准中。

8、本标准中将“钆”元素从“稀土”元素中分出，赋予元素代号“V” ，与国际标准接轨。3.3 牌号的命名规则国内外现行的变形镁及镁合金命名法则主要有 4 个体系，包括 ISO 体系、EN 体系、 ASTM 体系和 JIS 体系。（1）ISO 体系命名规则采用字符 WD+5 位数字组成，字符和数字的具体含义如表 1 所示。表 1WD 第一位数字 第二、三位数字 第四位数字 第五位数字代表变形镁及镁合金表示名义含量最大的元素：1Mg2Al表示合金主要组成元素即组别：11Mg+Al+Zn12Mg+Al+Mn表示同一组别中的顺序号表示改型情况：该数字为“O”时表示原始合金；为其他3Zn4Mn5Si6RE7Z

9、r8Ag9Y13Mg+Al+Si21Mg+Zn+Cu51Mg+Zn+RE+Zr52Mg+RE+Ag+Zr53Mg+RE+Y+Zr数字时表示改型合金（即在原始合金基础上，对个别元素含量进行了微小调整）（2）EN 体系的牌号体系分为数字牌号和符号牌号。1）数字牌号包含 10 个位置，每个位置分别代表不同意义，见表 2。表 2位置 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10含义 E N L L n n n n n位置 1 到 3：前缀 EN；位置 4：代表镁的符号 M；位置 5：符号 A、B、C 的一个，其中： A 表示镁阳极，B 表示锭，C 表示铸件；位置 610：5 个数字表示化学成分。位置 6

10、表示如下（表 3）主要元素或者主要合金元素：表 3合金 表示方法 合金 表示方法 合金 表示方法镁 1XXXX 铝 2XXXX 锌 3XXXX锰 4XXXX 硅 5XXXX 稀土金属 6XXXX锆 7XXXX 银 8XXXX 钇 9XXXX位置 7 和 8 表示如下（表 4）合金系列：表 4Mg X00XX MgAlZn X11XX MgAlMn X12XXMgAlSi X13XX MgZnCu X21XX MgZnREZr X51XXMgREAgZr X52XX MgREZr X53XX位置 9 表示合金系列小组，位置 10 用数字 09 表示在合金系列小组之间的区别。2）EN 体系的符号牌

11、号命名由化学符号组成们通常每个符号后面跟一个数字表示需规定元素的最小含量或者名义含量。牌号包含以下内容：前缀“EN”；符号 M，表示镁；符号 A，B 或 C，A 表示阳极板B 表示锭C 表示铸件；符号 Mg；规定名称。纯镁的牌号应当由表示镁的化学符号 Mg，加上表示纯度的最小质量百分含量表示，保留到一到两位小数。镁合金的牌号由 Mg 加上主要元素或者元素的化学符号，这些符号一般都加数字来表示这些元素的质量百分量。当几个合金元素都需要表示时，元素的顺序按照元素含量递减的顺序排列。牌号中合金元素的数量不得超过四个。（3）ASTM 体系目前，国际上习惯于采用美国 ASTM 镁合金命名法来表示镁合金牌

12、号。ASTM 命名法规定镁合金名称由字母数字字母三部分组成。第一部分由两种主要合金元素的代码组成，按含量高低顺序排列，元素代码见表 5。第二部分由这两种元素的质量分数组成，按元素代码顺序排列。第三部分由指定的字母如 A、B 和 C 等组成，表示合金发展的不同阶段。大多数情况下，该字母区分具有相同名称、不同化学组成的合金。表 5元素代号 元素名称 元素代号 元素名称A 铝 M 锰B 铋 N 镍C 铜 P 铅D 镉 Q 银E 稀土 R 铬F 铁 S 硅G 钙 T 锡H 钍 W 钇K 锆 Y 锑L 锂 Z 锌（4）JIS 体系JIS 牌号体系由 M+产品形状代号（字母）+种类号（数字）表示。M代表

13、Mg；产品形状代号B 代表棒材，P 代表板材，T 代表管材，S 代表挤制件；种类号表示合金类别不同。2003 版镁及镁合金牌号命名方法采用 ASTM 体系的的命名法则，在国内广泛应用，并已使用多年，具有适用性和实用性。本版标准将继续采用 ASTM 体系的命名法则。3.4 变形镁及镁合金牌号和化学成分3.4.1 化学成分极限数值的表示方法本标准包含镁合金牌号的命名原则与各牌号对应的化学成分两个方面。其中牌号的命名原则在上一版基础上进行适当的修订和完善。但对于化学成分极限数值表示方法镁合金类标准中一直没有统一的界定与规范，对于化学成分检测结果数值位数保留与修约，乃至国内外镁合金产品贸易过程中化学成

14、分争议处理都将造成一些不必要的麻烦。为此，在本版标准修订过程中，参照发展体系完备的铝合金国内外标准中关于化学成分极限数值表示方法规定了本标准中镁合金的极限数值表示方法，具体如下：0.001%0.000X；0.001%0.01%0.00X ；0.01% 0.10%0.0X ；0.10% 0.55%0.XX；0.55% 0.X、X.X、XX.X 、等。本标准中根据该极限数值的要求，将 AZ91D 合金的 Cu 元素含量由“0.025%”修约为“0.02%”；将 WE54A 合金的 Y 元素含量由 “4.75%5.5%”修约为“4.8% 5.5%”；将 ZC20M 合金的 Si 元素含量由“0.02

15、5%”修约为“0.02%” 。3.4.2 化学成分取样以及分析要求取样的位置与试样的质量直接关乎检测结果准确性，关乎产品质量稳定性，为保证镁合金制品化学成分分析结果的准确性与产品质量的稳定性，在本版标准中增加了对于化学成分分析及其重要的取样要求与分析要求，保证不同生产企业按照相同的标准进行取样与试样制备，规范各检测机构对试样质量的要求，从而保证产品化学成分分析结果的准确性。同时本标准还增加了不同成分的分析要求、分析次数以及分析方法等，促进了镁合金化学成分规范与分析方法的有效搭接，能够有效保证镁合金制品的化学成分准确。3.4.3 新增牌号说明通过收集市场信息、调研走访，了解了镁合金行业的发展趋势

16、，本版标准增加了镁合金牌号 44 种。其中发展较快的为镁稀土系和镁锂系合金，新增牌号也居多。稀土元素在镁中有较大固溶度，具有良好的固溶强化、沉淀强化作用；可以有效地改善合金组织和微观结构、提高合金室温及高温力学性能、增强合金耐蚀性和耐热性等；稀土元素原子扩散能力差，对提高镁合金再结晶温度和减缓再结晶过程有显著作用；稀土元素还有很好的时效强化作用，可以析出非常稳定的弥散相粒子，从而能大幅度提高镁合金的高温强度和蠕变抗力。目前，在镁合金领域，开发出了一系列以稀土元素为主要合金化元素的合金，且已投入市场使用。镁锂合金平均密度在 1.31.6g/cm 3，最低可小于水的密度（ 1g/cm3） ，是世界

17、上最轻的金属结构材料，具有良好的导热、导电、延展性，高减震性能及抗高能粒子穿透能力，在航空航天、国防军工、核工业等领域有着广泛的应用。随着当今世界对结构材料轻量化、减重节能、环保以及可持续发展的要求日益提高，镁锂合金在需要轻量化结构材料的交通、电子、医疗产品等领域也展现出广阔的应用前景。1）AZ30M 合金为重庆大学研发的高成型性变形镁合金。该合金与已有AZ31 合金相比，该合金主要将 A1 含量调整为下限，而 Zn 含量不在 AZ31 的成分控制范围内（低于 AZ31 中 Zn 含量控制下限） ，以提高挤压或轧制时的塑性成形性；同时，在 Al 和 Zn 的基础上，添加了 0.05-0.08%

18、的廉价稀土 Ce，起到晶粒细化的作用，进一步提高合金的塑性成形能力。合金中 Mn 元素的作用与普通 AZ31 合金的类似。该合金的特点：塑性成形性优良，耐蚀性高，可焊性好，主要用做对结构复杂型材、宽展板材。2）AZ31N 合金为重庆大学研发的高纯度低各向异性变形镁合金。该合金合金的杂质 Fe 含量显著低于常规 AZ31 镁合金和同类镁合金，这是其各向异性降低和力学性能提高的主要原因。该高纯合金与普通商用 AZ31 镁合金相比具有更低的各项异性，同时兼有更高的强度和塑性，适合于制备高质量镁合金板材、棒材和管型材，可广泛用于汽车、轨道车辆、航空航天等领域。3）AZ33M 合金为青海柴达木青元泛镁科

19、技有限公司研发的高强高韧镁合金。该镁合金具有较好的耐蚀性，能通过国标 GB/T2423.17-93 中型盐雾试验标准(NSS) 20h 试验。主要用于军工、电子、航空及航天，作为其零部件，达到减重、良好导热导电、高强高韧及抗腐蚀性等作用。4）AE90M 合金为北京有色金属研究总院研发的高性能镁合金。该 合金室温下在具有较高强度的同时具有较高的延伸率，并且可在 150短时服役。AE90M 合金挤压棒材室温纵向力学性能Rm390MPa，R p0.2270MPa，A7% ；150性能：R p0.2165Mpa；5）AQ80M 合金为中南大学研发的航空航天用变形镁合金。该合金在航空上已用于某型机载火箭

20、发射架（5 件/套） ，每套包括等温模锻件（单件重50Kg）1 件、挤压型材 2 件及板材 2 件，满足了型号设计对其室温力学性能的需要，在重量上达到了减重的目的，完成机载发射试验，已为用户提供 21 套产品，总重约 3 吨；在航天上制造直径大于 770mm、壁厚大于 80mm、长度大于 490mm 的筒形件，已用于某型导弹舱体，年供货量约 6 吨。6）AM41M 合金为北京有色金属研究总院研发的变形镁合金。 该合金室温综合性能较好，具有优异的焊接性能、抗腐蚀性能和热加工性能，可加工成管、棒、板及结构零部件等。合金挤压棒材的纵向极限抗拉强度280MPa，硬度60HB，伸长率 15；在 2000

21、s-1 冲击载荷下，断裂伸长率20。7）AM81M 合金为北京有色金属研究总院研发的变形镁合金。 该合金室温下具有较高的抗拉强度和屈服强度，适于生产挤压和锻造产品，可进行人工时效强化，具有显著的减重效果。该合金挤压棒材纵向极限抗拉强度260MPa，硬度50HB，伸长率12 ；时效态 (T5)合金棒材的纵向极限抗拉强度300MPa，硬度 70HB，伸长率8 ，疲劳强度 -1160MPa。8）AW90M 合金为北京有色金属研究总院研发的高性能镁合金。该合金室温下在具有较高强度的同时具有较高的延伸率，并且可在 150短时服役。AW90M 合金挤压棒材室温纵向力学性能Rm400MPa，R p0.228

22、0MPa，A8%；150性能：R p0.2160MPa。9）AJ31M 合金为重庆大学研发的中强镁合金。该合金具有优良的抗拉强度、屈服强度、延伸率和耐腐蚀性能，综合力学性能和加工性能优于现有 AZ31镁合金。合金一般采用半连续铸造工艺制备铸锭，可进行锻造、挤压和轧制等工艺制备镁合金变形材、板材、锻件。该镁合金变形材料的挤压型材和自由锻件产品与同类变形镁合金相比，腐蚀性能有所提高，强度提高达 30%。该合金适用于汽车、轨道交通车辆、通用机械、航空、航天等领域。10）AT61M 合金为重庆大学研发的高塑性镁合金。该合金具有高塑性，同时兼有较高的拉伸强度，适合于制备高质量镁合金板材、棒材和管型材，可

23、广泛用于汽车、轨道车辆、航空航天等领域。11）AL32M 合金为重庆大学研发的高塑性镁合金。该合金具有高塑性，同时兼有较高的拉伸强度，适合于制备高质量镁合金板材、棒材和管型材，可广泛用于汽车、轨道车辆、航空航天等领域。12）AT11M 合金为重庆大学研发的高塑性镁合金。该合金具有优良的抗拉强度、屈服强度和塑性，耐蚀性好，综合性能优良。合金一般采用半连续铸造工艺制备铸锭，可进行锻造、正挤、反挤、轧制等工艺制备管型材、板材和锻件。该合金已通过 GB/T2423.17-93 中型盐雾试验标准 (NSS) 20 小时试验。13）ZA73M 合金为重庆大学研发的变形镁合金。该合金具有良好的铸造性能和变形

24、性能，其室温和 150200的力学性能优良，适合于汽车、航空航天等领域对 200以下高温性能有要求的变形零部件产品。合金挤压态力学性能（合金棒材纵向取样）：抗拉强度355Mpa，屈服强度240MPa，延伸率15%。合金铸态力学性能：抗拉强度160MPa，屈服强度80MPa ，断后伸长率4%。高温性能（150下保温 15 分钟）：合金挤压态力学性能（合金棒材纵向取样）：抗拉强度270MPa，屈服强度230MPa，延伸率15%。合金铸态力学性能：抗拉强度170MPa，屈服强度80MPa，断后伸长率8%。14）ZE90M 合金为重庆大学研发的变形镁合金。该合金具有良好的力学性能，主要用于交通运输、航

25、空航天等领域具有较高强度要求的零部件，减重效果明显。该合金挤压态力学性能（合金棒材纵向取样）：抗拉强度350MPa，屈服强度310MPa，延伸率20%。合金时效态（T5）力学性能（合金棒材纵向取样）：抗拉强度360MPa，屈服强度325MPa，延伸率15%。15）ZE20M 合金为重庆大学研发的高塑性变形镁合金。该合金具有较高塑性和中等强度的变形镁合金。可采用半连续铸造方式或铁模浇注方式制备铸锭，可进行挤压、轧制和锻造等加工方式生产。该合金具有良好的热加工塑性，可在较大的变形速率下完成热变形，从而降低热变形加工成本，可通过改变变形温度调整强度，同时保持较高的延伸率，热挤压板料的室温力学性能各向

26、异性差异较小。16）ZM21M 合金为北京有色金属研究总院研发的变形镁合金。 ZM21M 合金室温下综合性能较好，具有良好的变形性能、焊接性能、抗腐蚀性能和热加工性能。合金挤压棒材的纵向抗拉强度230MPa，硬度 50HB，伸长率16；在 2000s-1 冲击载荷下，断裂伸长率20。17）ZM51M 合金为北京有色金属研究总院研发的变形镁合金。 ZM51M 合金室温下具有较高的抗拉强度和屈服强度，适于生产挤压和锻造产品，具有显著的减重效果。合金挤压棒材的纵向极限抗拉强度280MPa，硬度60HB ，伸长率12 ，疲劳强度 -1160MPa。18）ZW62M 合金为中国航空工业集团公司北京航空材

27、料研究院研发。ZW62M 合金在 MA19 合金的基础上，通过调整合金成分（降低 Zn、Cd 含量），添加稀土 Y 元素和 Ag 元素使合金获得更好的力学性能和可热处理强化特性，通过控制杂质 Fe 元素含量以及 Mn 微合金化提高合金的耐蚀性能，可以用于制造不同规格的板材和挤压型材。与 MA19 合金相比，该合金具有更高的力学性能和更加优良的耐蚀性能。应用于航空航天领域。19）ZW62N 合金为重庆大学研发的高强镁合金。合金具有优良的抗拉强度、屈服强度和高的屈强比，综合性能优于现有 ZK60 等高强度镁合金。合金一般采用半连续铸造工艺制备铸锭，可进行锻造、挤压和轧制等工艺制备变形材，成形性优良。经过固溶加时效或者双级时效处理，该合金强度可进一步提高。该合金挤压态棒材的抗拉强度在 320-330MPa，屈服强度 250-260MPa，延伸率8-10%；经过固溶时效处理后，该合金的抗拉强度可达 400MPa 以上，屈服强度350MPa 以上。该合金适用于汽车、轨道交通车辆、通用机械、航空、航天等领域。20）ZC20M 合金为重庆大学研发的高塑性镁合金。该合金具有高塑性，同时兼有较高的拉伸强度，适合于制备高质量镁合金板材，可广泛用于汽车、轨