变形镁及镁合金牌号和化学成分.docx

1、变形镁及镁合金牌号和化学成分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要求日益提高，镁合金产品展现出广阔应用前景。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，镁合金以其自身优点更是作为十二五期间重点推广和应用金属材料。随着镁合金应用领域不断拓展，新型镁合金研究及投入应用也是层出不穷。其中具有典型意义产品包括3C行业用超轻镁锂系列合金研发成功，更是突

2、破了镁合金原有合金系列；镁合金稀土系高强耐热镁合金不断深入研究，更是将镁合金品种和应用推向了更高更广领域。GB/T 5153-2003国家标准中规定原有合金牌号和化学成分已经无法满足新型镁合金生产、使用及发展要求，修订和完善本标准势在必行而且迫在眉睫，镁合金行业蓬勃发展需要一部完善统一国家标准对镁合金牌号及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“一五”期间原苏联援建15

3、6项重点工程中2项建设发展起来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1400mm薄板冷轧机、1200mm和1350mm箔材轧机、16MN油压机等先进设备，其中从美国引进40MN拉伸机

4、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5万吨中厚板项目及年产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地位及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起草原则和企业一些内控技术指标及检验数据毫无保留撰写了标准草案稿，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讨论会，及会专家对标准讨论稿进行了认真、热烈讨论，撰写了会议纪要，形成了征求意见稿。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

5、学成分国标预审会，及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，形成了标准送审稿。2 标准制定主要原则和依据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，力求做到标准合理性及实用性；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形镁及镁合金牌号和化学成分。本标准及GB/T 51532003 相比，主要变化如下：1）根据行业发展，完善了牌号命名细节要求；2）增加了代号“J”和“V”分别代

6、表元素“锶”和“钆”；3）增加了极限数值表示方法； 4）增加了成分分析及取样要求；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、ZW62N 、ZC20M 、VE81M、VW64M、VW75M、VW84M 、VK41M 、EZ22M、WE43B、WE54A、WE71M、WE83M、WE91M、WE93M、WZ52M、LA43M、LA85M、LA86M、LA91M、LA93M

7、、LA103M、LA103Z、LA141M、LZ112M共45个牌号和化学成分。3.2 元素代号增加本版标准中增加元素代号“J”、“V”分别代表元素“锶”、“钆”。随着镁合金行业蓬勃发展，镁合金中添加元素种类不断增加，MgAlSr系镁合金成功研发将“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。本标准中将“钆”元素从“稀土”元素中分出，赋予元素代号“V”，及国际标准接轨。3.3 牌号命名规则国内外现行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，字符和数字具体含义如表1所示。表1

8、WD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元素：1Mg2Al3Zn4Mn5Si6RE7Zr8Ag9Y表示合金主要组成元素即组别：11Mg+Al+Zn12Mg+Al+Mn13Mg+Al+Si21Mg+Zn+Cu51Mg+Zn+RE+Zr52Mg+RE+Ag+Zr53Mg+RE+Y+Zr表示同一组别中顺序号表示改型情况： 该数字为“O”时表示原始合金；为其他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123456789

9、10含义ENLLnnnnn位置1到3：前缀 EN；位置4：代表镁符号M；位置5：符号A、B、C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4MgX00XXMgAlZnX11XXMgAlMnX12XXMgAlSiX13XXMgZnCuX21XXMgZnREZrX51XXMgREAgZrX52XXMgREZrX53XX位置9

10、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区别。2）EN体系符号牌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。纯镁牌号应当由表示镁化学符号Mg，加上表示纯度最小质量百分含量表示，保留到一到两位小数。镁合金牌号由Mg加上主要元素或者元素化学符号，这些符号一般都加数字来表示这些元素质量百分量。当几个合金元素都需要表示时，元素顺序按照元素含量递减顺序排列。牌号中合金元素数量不得超过四个。（3）ASTM体系目前，国际上习惯于采用美国

11、ASTM镁合金命名法来表示镁合金牌号。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质量分数组成，按元素代码顺序排列。第三部分由指定字母如A、B和C等组成，表示合金发展不同阶段。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

12、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 化学成分极限数值表示方法本标准包含镁合金牌号命名原则及各牌号对应化学成分两个方面。其中牌号命名原则在上一版基础上进行适当修订和完善。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界定及规范，对于化学成分检测结果数值位数保留及修约，乃至国内外镁合金产品贸易过程中化学成分争议处理都将造成一些不必要麻烦。为此，在本版标准修订过程中，参照发展体系完备铝合金国内外标准中关于

13、化学成分极限数值表示方法规定了本标准中镁合金极限数值表示方法，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要求，将AZ91D合金Cu元素含量由“0.025%”修约为“0.02%”；将WE54A合金Y元素含量由“4.75%5.5%”修约为“4.8%5.5%”；将ZC20M合金Si元素含量由“0.025%”修约为“0.02%”。3.4.2 化学成分取样以及分析要求 取样位置及试样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

14、析结果准确性及产品质量稳定性，在本版标准中增加了对于化学成分分析及其重要取样要求及分析要求，保证不同生产企业按照相同标准进行取样及试样制备，规范各检测机构对试样质量要求，从而保证产品化学成分分析结果准确性。同时本标准还增加了不同成分分析要求、分析次数以及分析方法等，促进了镁合金化学成分规范及分析方法有效搭接，能够有效保证镁合金制品化学成分准确。3.4.3 新增牌号说明通过收集市场信息、调研走访，了解了镁合金行业发展趋势，本版标准增加了镁合金牌号44种。其中发展较快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

15、、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；稀土元素还有很好时效强化作用，可以析出非常稳定弥散相粒子，从而能大幅度提高镁合金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合金，且已投入市场使用。镁锂合金平均密度在1.31.6g/cm3，最低可小于水密度（1g/cm3），是世界上最轻金属结构材料，具有良好导热、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要求日益提高，镁锂

16、合金在需要轻量化结构材料交通、电子、医疗产品等领域也展现出广阔应用前景。1）AZ30M合金为重庆大学研发高成型性变形镁合金。该合金及已有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塑性成形性；同时，在Al和Zn基础上，添加了0.05-0.08%廉价稀土Ce，起到晶粒细化作用，进一步提高合金塑性成形能力。合金中Mn元素作用及普通AZ31合金类似。该合金特点：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高纯度低各向异性变形镁合金。该合金合金杂质F

17、e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主要原因。该高纯合金及普通商用AZ31镁合金相比具有更低各项异性，同时兼有更高强度和塑性，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技有限公司研发高强高韧镁合金。该镁合金具有较好耐蚀性，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高性能镁合金。该合金室温下在具有较高

18、强度同时具有较高延伸率，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，Rp0.2270MPa，A7%；150性能：Rp0.2165Mpa；5）AQ80M合金为中南大学研发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需要，在重量上达到了减重目，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

19、研究总院研发变形镁合金。该合金室温综合性能较好，具有优异焊接性能、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。合金挤压棒材纵向极限抗拉强度280MPa，硬度60HB，伸长率15；在2000s-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变形镁合金。该合金室温下具有较高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

20、究总院研发高性能镁合金。该合金室温下在具有较高强度同时具有较高延伸率，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，Rp0.2280MPa，A8%；150性能：Rp0.2160MPa。9）AJ31M合金为重庆大学研发中强镁合金。该合金具有优良抗拉强度、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。该镁合金变形材料挤压型材和自由锻件产品及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、

21、航天等领域。10）AT61M合金为重庆大学研发高塑性镁合金。该合金具有高塑性，同时兼有较高拉伸强度，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。11）AL32M合金为重庆大学研发高塑性镁合金。该合金具有高塑性，同时兼有较高拉伸强度，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高塑性镁合金。该合金具有优良抗拉强度、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/T2423.17-9

22、3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变形镁合金。该合金具有良好铸造性能和变形性能，其室温和150200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

23、率8%。14）ZE90M合金为重庆大学研发变形镁合金。该合金具有良好力学性能，主要用于交通运输、航空航天等领域具有较高强度要求零部件，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高塑性变形镁合金。该合金具有较高塑性和中等强度变形镁合金。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。该合金具有良好热加工塑性，可在较大变形速率下完成热变形，从而降低热变形加

24、工成本，可通过改变变形温度调整强度，同时保持较高延伸率，热挤压板料室温力学性能各向异性差异较小。16）ZM21M合金为北京有色金属研究总院研发变形镁合金。ZM21M合金室温下综合性能较好，具有良好变形性能、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变形镁合金。ZM51M合金室温下具有较高抗拉强度和屈服强度，适于生产挤压和锻造产品，具有显著减重效果。合金挤压棒材纵向极限抗拉强度280MPa，硬度60HB，伸长率12，疲劳强度-1160MPa。18）ZW

25、62M合金为中国航空工业集团公司北京航空材料研究院研发。ZW62M合金在MA19合金基础上，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微合金化提高合金耐蚀性能，可以用于制造不同规格板材和挤压型材。及MA19合金相比，该合金具有更高力学性能和更加优良耐蚀性能。应用于航空航天领域。19）ZW62N合金为重庆大学研发高强镁合金。合金具有优良抗拉强度、屈服强度和高屈强比，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

26、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高塑性镁合金。该合金具有高塑性，同时兼有较高拉伸强度，适合于制备高质量镁合金板材，可广泛用于汽车、轨道车辆、航空航天等领域。21）VE81M合金为北京有色金属研究总院研发变形镁合金。该合金室温强度高，耐高温性能优异，适用于某些装备中要求比重较小、室温强度高、在250以下长期服役零部

27、件，具有明显减重效果。该合金挤压棒材纵向极限抗拉强度320MPa，硬度80HB，伸长率10%；时效态(T5)合金棒材纵向极限抗拉强度400MPa，硬度120HB，伸长率5%。 高温性能：250时保温20分钟，纵向屈服强度230MPa。22）VW64M合金为中南大学研发航空航天用变形镁合金。该合金体系是在Mg-Gd-Y-Zr基础上发展起来，通过添加少量银、锌、钙等合金元素后，比较高Gd、Y含量（Gd+Y=1215%）等稀土元素、不含银、锌、钙等元素Mg-Gd-Y-Zr合金具有更优综合力学性能，尤其是在半连续铸造时流动性好，易成型，铸造热应力小，铸锭开裂倾象小。热锻时，加工塑性好，锻造开裂倾象小，

28、在室温下除具有良好抗拉强度和屈服强度外，还具有良好伸长率，且具有优异高温性能，可用于200-250工作温度范围。该合金生产产品已在航天得到应用，用于某型导弹舱体支架。23）VW75M合金为北京有色金属研究总院研发变形镁合金。VW75M合金挤压态棒材纵向极限抗拉强度330MPa，硬度85HB，延伸率17，密度1.933g/cm3，时效态(T5)合金棒材纵向极限抗拉强度：450MPa，硬度125HB，延伸率5，高温性能：250时保温20分钟，纵向屈服强度230Mpa。24）VW84M合金为重庆大学研发高强高韧变形镁合金，该合金具有优异抗拉强度、断裂韧度，力学性能优异。合金一般采用半连续铸造工艺制备

29、铸锭，而后采用挤压、轧制、锻造等工艺进行塑性变形制备棒材和板材等，合金在T5峰时效状态下具有高强度和较好韧性，展现优异力学性能。该镁合金和一般变形镁合金相比（250MPa350MPa），强度提高超过70%，塑性并未出现明显下降，其力学性能接近商用铝合金但密度更低，适用于航空航天、轨道交通、3C等领域。25）VK41M合金为重庆大学研发高性能镁合金。Mg-4.0Gd-1.0Zr中，Gd加入可以在一定程度上提高镁合金强度，并显著降低镁合金基面织构，从而提高镁合金塑性；Zr可以显著细化晶粒，同时提高合金强度和塑性。Gd和Zr共同作用，使得该合金具有高延伸率，适中抗拉强度和屈服强度。合金一般采用半连续

30、铸造工艺制备铸锭，直径16毫米挤压棒材室温断后延伸率大于43%。高塑性使得合金可进行锻造、挤压和轧制等工艺制备镁合金变形材、板材、锻件等。该高塑性镁合金成形性好，挤压/轧制开坯后，可以实现室温轧制、冲压。合金亦可以在较低温度下锻造。26）EZ22M合金为重庆大学研发变形镁合金。该合金具有良好综合力学性能和耐腐蚀性能，以及优异变形加工性能，适合于需要进行温热加工和冷加工处理变形零部件产品。合金挤压态力学性能（合金棒材纵向取样）：抗拉强度275MPa，屈服强度240MPa，延伸率30%。合金轧制态力学性能（合金板材纵向取样）：抗拉强度285MPa，屈服强度270MPa，延伸率15%。27）WE71M合金为北京有色金属研究总院研发变形镁合金。该合金具有较好室温和高温性能，适用于某些装备中要求材料比重较小、具有较高室温强度、在200以下长期服役零部件，具有显著减重效果。合金挤压棒材纵向极限抗拉强度300MPa，硬度80HB，伸长率12%；时效态(T5)合金棒材纵向极限抗拉强度380MPa，硬度110HB，伸长率5%。高温性能：2