铸造镁合金锭新标准

席欢|文

新版国家标准《铸造镁合金锭》在全国有色金属标准化技术委员会的组织下，完成审定工作，新版本预计2016年问世。《铸造镁合金锭》是镁及镁合金行业极为重要的基础标准，新标准的审定完成意味着新的镁及镁合金牌号体系即将诞生。

2003年的GB/T19078《铸造镁合金锭》国家标准研制，是基于当时国内镁工业状况进行的。早在十几年前我国镁工业还处在重冶炼、轻加工，自主创新能力差的发展初级阶段，行业整体水平相对落后。因此，2003版的国家标准中收录的镁合金牌号十分有限（24个），牌号体系也相对简单。伴随着近年来我国镁工业的产业结构调整，以及行业整体水平的快速提升，许多新型镁合金产品问世，一大批镁合金牌号已经得到了市场的认可并应用。

修订后的变化

GB/T19078《铸造镁合金锭》的本次修订，主要有以下变化：

——增加合金元素锶(Sr)和钆(Gd)，并以J和V表示

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，以MgAlSr系和MgGd系镁合金的成功研发及应用为代表，其中锶和钆元素为两种主要合金元素。在ASTM体系中，以用“J”和“V”分别代表锶和钆元素，因此，GB/T19078《铸造镁合金锭》中增加了锶(Sr)和钆(Gd)元素的元素代号为J和V，与国外体系接轨。

——升级镁及镁合金组别

多年来，我国镁合金牌号增速较快，原牌号体系无法满足现有需求，因此，本次修订将镁合金牌号组别升级为10个，即Mg-Al、Mg-Zn、Mg-Mn、Mg-RE、Mg-Gd、Mg-Y、Mg-Zr、Mg-Ag、Mg-Li和Mg-X。其中Mg-X为预留的合金组别，X代表其他9种主要合金元素以外的其他合金元素。

——增加极限数值表示方法

本次标准修订过程中，增加了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。

——新增牌号说明

新版本搜集了国内外科研、生产发展成熟的镁合金品种，主要增加的镁合金牌号如下：

1．增加了MgAl系合金13种：AZ91A、AZ91B、AZ91C、AZ91E、AZ92A、AZ33M、AM60A、AS21B、AS41A、AE44S、AE81M、AJ52A和AJ62A合金；

2．增加了MgZn系合金3种：ZA81M、ZA84M和ZQ81M合金；

3．增加了MgRE系合金3种：EZ30M、EZ30Z和EV31A合金。

4．增加了MgGd系合金3种：VW76S、VW103Z和VQ132Z合金；

5．增加了MgY系合金2种：WE43B和WV115Z合金。

Mg-Al系合金

AZ91A合金、AZ91B合金、AZ91C合金和AZ91E合金与AZ91D合金主成分相似，只是杂质元素Si、Cu和Ni的含量不同。其强度与AZ91D合金相近。

AZ92A合金是常见的结构用镁合金，与AZ91合金相比，含Zn量更高，使得AZ92A合金比AZ91合金具有更高的室温拉伸强度，且铸造性能与AZ91合金相近，主要用于砂型或金属型铸造的发动机壳体铸件。

AZ33M合金在铸态条件下，与AZ91系列合金的力学性能相当；在高压铸造条件下，其强度与AZ91系列合金相当，但具有更高的延伸率，是一种具有良好综合力学性能的合金。

AM60A合金是一种高压压铸镁合金，具有良好的韧性和耐腐蚀性能，与GB/T19078～2003版中的AM60B合金的主成分基本相同，只是杂质元素Si和Cu含量要高于AM60B合金。

AS21B合金是一种压铸耐热镁合金，具有优良的抗蠕变性能，与GB/T 19078～2003版中的AS21S合金的主成分基本相同，只是其中的Mn含量较AS21S合金低，且含有RE元素，用以变质其中的Mg2Si相。

和AS41B合金相比，AS41S合金中杂质元素Cu和Ni的含量相对较高。

AE44S合金属于Mg-Al-RE耐热镁合金，RE元素的加入比，加入Si元素更能提高合金的蠕变抗力和耐热性能，同进，还提高合金的流动性。AE44S合金的强化机理主要是RE与合金中的Al生成了Al11RE相，减少了Mg17Al12相的数量。Al11RE金属间化合物相具有较高的熔点(1200℃)，在镁基体中的扩散速度低，具有很高的热稳定性，可有效钉扎晶界而阻碍其滑动，从而使合金的高温性能得到提高。AE44S合金的有效使用温度可达到150℃。但由于较慢的冷却速度将导致粗大的Al2RE相等化合物的生成，使合金的力学性能降低，因此仅适用于冷却速度较快的高压压铸铸造工艺，现在美国GM公司用于生产汽车变速箱壳体。

AE81M合金属于Mg-Al-RE镁合金，具有低成本、高强高韧、可焊和耐腐蚀，采用压铸方法生产，生产率高，适用于汽车轮毂、舰船、航空航天和军工等以及3C和电子产品等领域。

AJ52A和AJ62A合金属于Mg-Al-Sr耐热镁合金，由加拿大诺兰达公司在AM50合金的基础上进行开发的，并已被成功地用于生产油盘及阀门盖等薄壁镁合金零部件，也是采用高压压铸铸造工艺。

Mg-Zn系合金

ZA81M和ZA84M合金为国内开发的新型镁合金，属于Mg-Zn-Al合金。合金可进行金属型铸造和高压压铸方法生产，特别是其金属型铸造的力学性能较高，主要用于制造汽车、火车等交通工具以及航空航天等领域使用的镁合金零部件。ZA84M合金成本较低、中温力学性能较好，可采用金属型重力铸造和砂型铸造等方法生产，主要用作对室温或中温耐热力学性能有特殊需求的汽车、摩托车等运载机械零部件及其他轻量化部件材料。

ZQ81M合金属于Mg-Zn-Ag-Zr合金，是一种室温力学性能较高的铸造镁合金，为我国原有的ZM7铸造镁合金。ZQ81M合金充型性良好，但显微疏松倾向较大，铸造时必须采用相应的工艺加以克服。ZQ81M合金用于需求室温力学性能高的零件，如飞机起落架外筒、轮毂等，在T4和T6两种状态下应用。

Mg-RE系合金

EZ30Z和EZ30M合金属于Mg-RE-Zn-Zr合金。EZ30Z合金是上海交通大学在ZM6的基础上进行开发的一种新型铸造镁合金，其力学性能均优于ZM6铸造镁合金。EZ30Z合金在T6状态下，具有良好的室温和高温力学性能，铸造性能优良，显微疏松和热裂倾向低，焊接性能良好，是一种综合性能良好的铸造镁合金，可用作高温下要求高强度和高气密性的零件，以及在250℃以下长期工作的零件。

EZ30M合金是以混合稀土Ce为主要合金元素的铸造镁合金，为我国原有的ZM3铸造镁合金，在200℃～250℃保持较高的强度和良好的持久抗蠕变性能，但室温强度性能较低。EZ30M合金具有高的致密性和良好的可焊性，热裂倾向低，无显微疏松倾向。适用于在150℃～250℃范围长期工作的发动机、附件和仪表等机匣，壳体零件和室温下要求高气密性的铸件。

EV31A合金属于Mg-RE-Gd-Zr合金，与ZE41A合金相比，提高了强度和耐腐蚀性能；与WE43A合金相比，降低了成本并改善了铸件的可铸性。

Mg-Gd系合金

VW76S和VW103Z合金属于Mg-Gd-Y-Zr合金，VW76S合金由英国开发，目前已列入ISO16220标准，但是应用情况不明。

VW103Z合金是由上海交通大学针对航空航天用零部件需求开发的高强耐热镁合金，其成本低于WV115Z合金，力学性能超过了商用WE54A和WE43A合金以及我国的ZM6铸造镁合金，目前已成功应用于航空航天用零部件的铸造生产，减重和耐热性能良好。

VQ132Z合金属于Mg-Gd-Ag-Zr合金，是由上海交通大学开发的新一代高强镁合金，其强度超过VW103Z铸造镁合金，但成本较高，已成功开发出一些重要的航空航天用零部件。

Mg-Y系合金

WE43B合金属于Mg-Y-RE-Zr合金，与WE43A合金相比，其中Mn（质量分数）≤0．03%，Fe（质量分数）≤0．01%，Cu（质量分数）≤0．02%，(Zn+Ag) （质量分数）≤0．20%，具有较好的抗腐蚀性能。

WV115Z合金属于Mg-Y-RE-Zr合金，其耐热温度可达300℃以上。在＜400℃范围内，WV115Z-T6合金的强度均显著优于商用耐热镁合金WE54A-T6和活塞用耐热铝合金AC8A-T6合金，已经在发动机活塞上进行了台架试验。值得注意的是，WV115Z合金在200℃时力学性能与室温相比还有10%的提高。

其他变化

新版本还将GB/T19078-2003标准中对应的EN1753牌号修改为对应的ISO牌号；增加了新牌号、旧牌号和旧代号的对照表；以及增加了铸锭显微组织、力学性能、盐雾腐蚀性能的要求等。

特殊说明

新版国家标准GB/T19078-2016《铸造镁合金锭》发布以后，国内企业仍可积极研发新型镁合金产品并投入市场应用。具有一定市场规模的新合金牌号可以通过“中国有色金属工业标准计量质量研究所”进行注册，注册完成后便可以获得“身份证号”，并被自动收录在下一个版本的国家标准当中。

结束语

镁合金具有良好的阻尼性、切割加工性能、挤压成型性能、焊接性能和减振性能，且对环境无任何不良影响等，是一种非常理想的现代工业结构材料。中