2.1 镁合金牌号与分类
2.1.1 镁合金牌号
目前国际上倾向于采用美国试验材料协会(ASTM)使用的方法来标记镁合金。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号组成,按含量高低顺序排列,镁合金中合金元素代号见表2-1;第二部分由这两种元素的质量分数组成,按元素代号顺序排列;镁合金牌号中两位数字表示主要合金元素的名义质量分数。其局限性是不能表示出有意添加的其他元素。由于这个原因,这种体系需要改进。第三部分后缀字母A、B、C、D、E等是指在成分和特定范围纯度的变化,同时也表示合金发展的不同阶段。如AZ91E表示主要合金元素为Al和Zn,其名义含量分别为9%和1%,E表示AZ91E是含9%Al和1%Zn合金系列的第五位。
表2-1 镁合金中合金元素代号
ASTM镁合金命名法中还包括表示镁合金性质的代码系统,由字母外加一位或多位数字组成(表2-2)。合金代码后为性质代码,以连字符分开。如AZ91D-T表示热处理态Mg-9Al-Zn合金。
表2-2 镁合金牌号中的性质代码
我国的镁合金牌号由两个汉语拼音和阿拉伯数字组成,前面汉语拼音将镁合金分为变形镁合金(MB)、铸造镁合金(ZM)、压铸镁合金(YM)和航空镁合金。例如,1号铸造镁合金为ZM1,2号变形镁合金为MB2,5号压铸镁合金为YM5,5号航空铸造镁合金为ZM-5。表2-3列出了国产镁合金的牌号和主要成分;表2-4列出了前苏联部分工业镁合金的牌号和化学成分;表2-5列出了几个主要国家部分镁合金相近牌号的比较。
表2-3 国产镁合金的牌号和主要成分
①可以加入≤0.002%(质量分数)的铍。
②RE为含铈量45%(质量分数)的混合稀土。
表2-4 前苏联部分镁合金的牌号及化学成分
表2-5 几个主要国家部分镁合金相近牌号对照
2.1.2 镁合金的分类
镁合金的分类有三种方式:根据化学成分、加工工艺和是否含铝或锆。根据化学成分,以五个主要合金元素Mn、Al、Zn、Zr和稀土(RE)为基础,组成五个基本合金系:Mg-Mn,Mg-Al-Mn,Mg-Al-Zn-Mn,Mg-Zr,Mg-Zn-Zr,Mg-RE-Zr,Mg-Ag-RE-Zr,Mg-Y-RE-Zr。不久前,Th也是镁合金的一种合金元素,组成合金系:Mg-Th-Zr,Mg-Th-Zn-Zr,Mg-Ag-Th-RE-Zr。因Th具有放射性,基本不再使用。按有无Al,分为含Al镁合金和不含Al镁合金;按有无Zr,分为含Zr镁合金和不含Zr镁合金。根据加工工艺,镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金两大类(见图2-1)。两者没有严格的区分,铸造镁合金如AZ91、AM20、AM50、AM60、AE42等也可以作为变形镁合金。
图2-1 镁合金的分类
目前国外在工业中应用较广泛的镁合金是压铸镁合金,主要有以下4个系列:AZ系列Mg-Al-Zn、AM系列Mg-Al-Mn、AS系列Mg-Al-Si和AE系列Mg-Al-RE。我国铸造镁合金主要有如下三个系列:Mg-Zn-Zr、Mg-Zn-Zr-RE和Mg-Al-Zn系列。变形镁合金有Mg-Mn、Mg-Al-Zn和Mg-Zn-Zr。我国镁合金牌号与美国牌号对比见表2-6。
表2-6 中国和美国镁合金牌号和成分比较
常见压铸镁合金和变形镁合金的化学成分分别见表2-7、表2-8。
表2-7 常用压铸镁合金的化学成分(质量分数) 单位:%
表2-8 常用变形镁合金的化学成分(质量分数) 单位:%
镁合金热处理采用与铝合金同样的系统来标示。常用的回火有:T4-固溶处理后自然时效,T5-人工时效,T6-固溶处理后人工时效。