镁及镁合金

镁及镁合金的主要物化性能铸造镁合金比变形镁合金使用的更多。

铸造镁合金是航空工业中应用最广泛的一种轻合金。

用镁合金铸件代替铝合金铸件，在强度相等的条件下，可以使工件重量减轻百分之二十五到百分之三十。

镁合金和铝合金一样，根据加工方法可以分为变形（压力加工）镁合金和铸造镁合金两大类。

这些年来，随着压铸技术的发展，压铸镁合金已成为镁合金应用的主要领域。

此外，镁合金作为牺牲阳极其用途也有了很大的发展。

镁属于轻金属，纯金属镁为银白色，在空气中极易被氧化，形成一层薄氧化膜，可以防止其进一步氧化。

镁化学活性很高，在自然界中很难遇到纯镁矿。

在海水中以氯化物存在，约含百分之零点一四，在地壳中以光卤石、菱镁矿、白云石和一些其他化合物形式存在，含量达到百分之二点三五。

制取镁的方法方法有：第一种，熔融氯化镁电解法，它是主要的制镁法；第二种，用硅铁还原氧化镁的硅热法；第三种，用碳还原氧化镁的碳热法。

镁及镁合金的主要物化性能：（1）密度，20摄氏度金属镁的密度是1.738g/cm3，650摄氏度熔化温度下密度约为1.65g/cm3，液态镁密度为1.58g/cm3；（2）凝固体积收缩率为4.2%，相应线收缩率为1.5%；原子叙述12，原子价+2，相对原子质量24.30。

热性能：熔点，在标准大气压下，金属镁的熔点是650℃±1℃。

沸点在标准大气压下，金属镁的沸点是1107℃±3℃。

再结晶温度金属镁的再结晶温度最低位150℃。

再膨胀金属镁固体体积膨胀系数二十摄氏度到一百摄氏度之间为26.1*10-6，液体体积膨胀系数温度在六百五十一摄氏度到八百摄氏度之间为380*10-6。

热导率镁在二十摄氏度的热导率为154.5W/(mk)。

比热容（C）温度在二十摄氏度的时候镁的比热容是1.025kj。

气化潜热金属镁的汽化潜热是5150到5400kJ。

熔化潜热金属镁的熔化潜热是360~377KJ。

升华潜热金属镁的升华潜热是6113到6238KJ。

镁及镁合金的焊接性。

⑴粗晶镁的熔点仅为651℃，导热快，焊接时要用大功率热源，所以焊缝及热影响区金属易产生过热和晶粒长大。

⑵氧化和蒸发镁的氧化性极强，在焊接高温下，易形成氧化镁（MgO），MgO熔点高达2500℃，且密度大（3.2g/cm3），在熔池中易形成细小片状的固态夹渣。

在高温下，镁还容易和空气中的氮化合成镁的氮化物，使接头性能变坏。

镁的沸点不高，仅为1100℃，因此在电弧高温下很易蒸发。

⑶热应力镁及镁合金的线膨胀系数约为钢的2倍（铝的1.2倍），所以焊接时产生较大的热应力，增加产生裂纹的倾向和加大焊件变形。

⑷热裂纹镁容易和一些合金元素如Cu、Al、Ni等形成低熔点共晶（如Mg-Cu共晶熔点为480℃，Mg-Al共晶熔点为430℃，Mg-Ni共晶熔点为508℃）所以热裂纹倾向较大。

⑸气孔氢在镁中的溶解度随着温度的降低而急剧减少，因此焊缝中易产生气孔。

国内外常用镁及镁合金牌对照表完整版引言镁及镁合金是一类重要的结构材料，具有良好的力学性能、耐高温性和低密度等优点。

随着工业技术的不断发展，国内外生产的镁及镁合金品牌众多，为了方便对不同品牌的材料进行对比和选择，本文提供一份国内外常用镁及镁合金牌对照表。

对照表牌号及材料介绍1. ZK60: 镁合金材料，具有良好的强度和耐蚀性，适用于航空航天领域、汽车制造、轻量化结构等。

2. AZ31: 中铝牌系列，镁合金材料，具有优良的强度、塑性和耐蚀性，广泛应用于汽车、电子设备等领域。

3. M1A: 铝镁合金材料，具有良好的强度、韧性和耐蚀性，适用于航空航天、运输、工程建设等领域。

4. ZM21: 铝锌镁合金材料，具有较高强度和良好的耐腐蚀性，常用于航空航天制造、机械设备制造等。

5. MB8: 锰铝镁合金材料，具有优异的强度和耐磨性，广泛应用于航空、航天、汽车制造等领域。

6. ME20: 镁锌合金材料，具有良好的强度、韧性和耐蚀性，适用于汽车零部件、船舶制造等。

7. MH1: 镁钒合金材料，具有优良的韧性和耐磨性，常用于船舶制造、航空器和汽车零部件等领域。

8. ML20: 镁锡合金材料，具有较高的热强度和优异的抗粘性，适用于高温烧结、电子设备制造等。

9. MZ10: 锌镁合金材料，具有良好的耐蚀性和机械性能，常用于船舶、汽车制造等领域。

10. MS20: 镁锶合金材料，具有良好的高温强度和耐磨性，适用于航空航天、汽车制造等。

结论该对照表列举了国内外常用的镁及镁合金牌号和材料介绍，为用户提供了一个方便对不同品牌进行对比和选择的参考。

在实际应用时，根据具体需求和使用环境综合考虑各种性能指标，选择合适的镁及镁合金材料，将有助于提高产品质量和性能。

与其它常用金属基生物材料相比，镁及镁合金具有以下优势口]：具有比强度和比刚度较高、生物相容性和可降解性良好等特点(1)镁在人体内的正常含量为25g，半数存在于骨骼中。

镁及镁合金的密度远低于钛合金，与人骨密度接近。

(2)镁是人体细胞内的阳离子，其含量仅次于钾，镁参与蛋白质的合成，能激活体内多种酶，调节神经肌肉和中枢神经系统的活动，保障心肌正常收缩及体温调节。

(3)镁的标准电极电位低，在含有氯离子的人体生理环境中可腐蚀降解，在植入人体后随着人体的自愈合而被吸收降解，无需二次手术。

(4)镁及镁合金有高的比强度和比刚度，杨氏模量为41～45GPa，可有效缓解应力遮挡效应由于不锈钢、钴铬钼合金、钛合金等在人体组织中很容易磨损与腐蚀,产生对人体有害磨屑和金属阳离子(如Cr、Ni、V、Al等),导致毒性或者器件失效。

另外,不锈钢、钛合金弹性模量大,与骨不能良好地匹配而造成“应力遮蔽”效应,使骨的生长和发育得不到应有的刺激和强化,导致骨损伤部位骨质疏松和自体骨退化,甚至引发“二次骨折”。

目前常用的金属植入物是生物惰性材料,长期固定并留在人体组织中,有引发炎症的隐患,而且,治愈后如需拆除则要进行第二次手术,增加了治疗费用和患者的痛苦。

目前研究开发的生物可降解材料主要是聚合物材料和某些陶瓷,但是,聚合物材料的力学性能通常较低,而陶瓷材料的韧性较差。

镁合金缺点镁合金降解过快时有一定弊端，如组织愈合需要一定的时间，若镁合金降解较快，不能充分发挥其生物学作用，导致组织愈合不良，甚至治疗失败；而且，镁合金降解过程中的产物在组织周围大量聚集，不能较快被吸收，也会影响组织功能恢复。

提高镁合金耐体液腐蚀性能的途径主要有采用高纯镁合金、合金化、合金表面涂层和快速凝固工艺等。

可降解镁合金材料的研究目前处于起步阶段。

镁合金能否成为医用可降解材料，材料的安全性和降解速率的控制是2个基本条件：一方面，可降解材料生物相容性的系统评价是其成为医用材料的基础；另一方面，可降解生物材料要求材料降解速度与组织新生或者愈合速度之间匹配。

镁合金的发展现状及应用摘要镁及镁合金具有比强度、比刚度高，减震性、电磁屏蔽和抗辐射能力强，易切削加工，易回收等一系列优点，在汽车、电子、电器、交通、航空、航天和国防军事工业领域具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景，是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料，并被称之为21世纪的绿色工程材料。

本文根据近年来国内外发表和公布的有关镁合金的文章和信息，介绍了镁合金的发展现状和应用。

关键词：镁，镁合金，发展现状，应用1镁及镁合金的发展简介镁是地球上排位第八的富有元素，其含量约占地壳重量的2％，镁同时也是海水中的第三富有元素，约占海水重量的0.13％。

镁有60多种矿产品，其中白云石(CaCO3·MgCO3)，菱镁矿(MgCO3)，氨氧镁石(Mg(0H)或MgO·H2O)，光卤石(MgC12·KCl·H2O)，橄榄石(Mg2Fe2SiO4)和蛇纹石(3MgO·2SiO2·2H2O)最具商业开采价值。

1808年英国的Sir Humphry Davy首先发明了用金属钾蒸汽还原氧化镁而制得金属镁的方法。

1863年法国的Deville和Caron发明了用钠还原无水氯化镁及氟化钙的混合物制镁，由此揭开了工业上大规模制造金属镁的序幕，并随着电解无水氯化镁制镁工艺的产生而得到了迅速发展。

1986年。

德国首先将镁合金用于飞机制造业。

美国的第一家镁生产厂由美国通用电器公司于1914年建立，并在二次世界大战期间由于镁燃烧弹的大量需求而得到迅速发展。

1944年世界镁合金的消耗量达到228,000吨，但战后又降低到每年10,000吨的水平。

直到1998年，随着镁的研究和应用水平的提高，其年消耗量才提高到360,000吨，此后以每年7％～9％的速度递增[1]。

我国自20世纪90年代初开始出口原金属镁，2001年出口量达到20万吨，占世界镁市场总需求量的40％以上[2]。

镁及镁合金一、引言镁合金从19世纪应用到现在已有近200年的历史。

主要用于制备铝合金、钢铁脱硫等,作为工程材料使用较少，主要应用于航空、航天领域。

随着社会的快速发展，金属材料的消耗日益曾多，对铁、铝、铜等金属的需求持续增长，常用的金属资源已经表现出逐年短缺的势态，而镁是世界上最丰富的矿产资源之一，其在地壳中的储量极其丰富，约占地壳总储量的2.77%，居矿产资源的第8位。

在大多数国家都能发现镁矿石，而且海水中含有0.13%的镁，因而海水为人们提供了取之不尽的镁资源。

但是由于镁的性质限制，它并不适合直接应用于各个领域，通常我们直接使用的大多是镁合金。

我们常见的镁合金按合金组元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn系（AZ）、Mg-Al-Mn系（AM）和Mg-Al-Si-Mn系（AS）、Mg-Al-RE系（AE）、Mg-Zn-Zr n（ZK）、Mg-Zn-RE系（ZE）等合金。

从20世纪80年代后至今，镁合金在工程领域的广泛应用越来越受到重视，90年代之后得到突飞猛进的发展。

近10年来，全世界的镁产量翻了一倍。

世界各国纷纷把镁资源作为21世纪的重要战略资源进行规划，并为攻克镁合金在各个生产环节的关键技术进行了大型的综合性研究。

我国镁资源丰富，菱镁矿储量、原镁产地、产量和出口均居世界首位，其中原镁约占世界总产量的70%。

但是我国在研究和应用领域与发达国家之间还有很大的差距。

二、镁及镁合金的发展历史镁于1774年首次被发现，并以希腊古城Magnesia命名，元素符号为Mg，1808年，英国的戴维，用钾还原白镁氧（即氧化镁MgO），最早制得少量的镁。

物理性质：银白色的金属，密度1.738克/厘米3，熔点648.9℃。

沸点1090℃。

化合价+2，电离能7.646电子伏特，是轻金属之一，具有延展性，金属镁无磁性，且有良好的热消散性。

中文名： 镁外文名： Magnesium化学式： Mg相对原子质量：24.3050 化学品类别： 活泼金属单质 管制类型： 镁粉(*)（易制爆）,其余性状不管制 储存： 密封阴凉干燥保存1866年镁合金在德国开始工业化生产，1930年德国首次在汽车上运用镁合金73.8KG,1935年苏联首次将镁合金用于飞机生产，1936年德国大众用压铸镁合金生产“甲壳虫”汽车发动机传动系统零部件，1946年达到单车镁合金用量18KG ，1938年英国伯明翰首次将镁合金应用于摩托车变速箱壳。

镁和镁合金的性质镁和镁合金的性质镁与位于其前的铍和位于其后的钙、锶、钡、镭同属于周期表中第二族。

钙，钡，锶的氢氧化物具有碱性，氧化物则同氧化铝和重金属氧化一样，在水中溶解度很小又很难熔化。

氧化铝和重金属氧化物以前被称为“土”氧，故这三个元素被称为碱土金属。

镁、铍、镭既然与钙、锶、钡同属于族，于是也被称为碱土金属。

镁及其性质镁是最轻的结构金属。

几种常用结构金属的密度（g/cm-3）(20℃)如下：铝AL镁Mg钛Ti铁Fe铜Cu2.70 1.74 4.517.878.96可见镁的密度约分为Al、Ti、Fe、Cu的64%、39%、22%、19%。

由于镁的密度小，它的合金也以质轻著称。

一般镁合金的密度在1.8g/cm-3以下，镁锂合金的密度低于镁的密度，一般为 1.6 g/cm-3。

某些超轻型镁锂合金密度甚至低于1，比水还轻。

镁合金的低密度使其比性能提高。

例如，20℃时的弹性模量为45Gpa，比铝(70Gpa)和Ti(120Gpa)的低，但三者的“比弹性模量”相差不大(≈26Gpa)。

镁和镁合金质量小的特点，使其在交通运输、航空工业和航天工业上具有巨大的应用前景。

（“比弹性模量”为材料的弹性模量与其密度的比值）镁的熔点为 651℃，沸点为1107℃。

镁的蒸气压很高，627℃时为215.95Pa，727℃时为1037.1Pa，因此镁、铍极易挥发。

镁原子最外层的两个电子很易失去，是很活泼的金属。

常温下镁能与F、Cl、Br、I等元素作用生成相应化合物。

加热时镁能与硫、氮作用生成MgS和Mg3N2。

在空气中镁会慢慢氧化，失去银白光泽而变黑。

若温度提高至400℃以上，镁的氧化速度增快，超过500℃以后氧化速度更快，会着火燃烧，此时会生成氧化镁和少量氮化镁。

镁燃烧时会发出非常强烈的光亮。

镁的这一特点，颇受人们的青睐。

早期就被利用于摄影照明，给人们留下美好的形象和记忆。

战争时期，被用来制造照明弹，把战场和目标照明得如同白昼。

镁是金属结构材料中最轻的一种，是铝的2/3，钢铁的1/4。

纯镁的力学性能很差，但镁合金的性能大大提高。

镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。

镁合金按合金组元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn 系（AZ）、Mg-Al－Mn 系（AM）和Mg-Al-Si-Mn系（AS）、Mg-Al-RE 系（AE）、Mg-Zn-Zr 系（ZK）、Mg-Zn-RE 系（ZE）等。

它们具有各自的性能特点，能满足不同场合的要求[1]。

镁合金具有比强度和比刚度高；导热性好，导热率高仅次于铝合金、导电性优良；良好的阻尼性、减振性能；优良的铸造性能；无毒，无磁性，对环境无任何不良影响；电磁屏蔽性能较好；回收性好，符合环保要求；极好的切削加工性能；尺寸稳定性高；良好的低温性能，用于制作低温下工作的零件；具有超导性和储氢性等特点，因此镁合金是一种非常理想的现代工业结构材料。

1.1 镁合金的应用镁合金是目前国内外重新认识并积极开发的一种新型环保材料，是21 世纪最具生命力的新型环保材料，镁合金材料广泛应用于汽车、电子、3C 等相关行业。

90 年代以来，随着技术和价格两大瓶颈问题的突破，镁的价格已大大低于铝，全球镁合金用量急剧增长。

镁合金在汽车工业中的应用已经有许多年的历史，从20世纪20 年代开始，镁制零件就在赛车上应用。

北美、欧洲、日本和韩国是汽车工业压铸镁合金用量较多的地区和国家，其用量近几年急剧增加。

镁合金还广泛应用于航空、电子产品、移动电话、电动工具、家用电器、医疗和运动器械、休闲用品等领域。

如电脑元件、行李架、割草机控制板和自行车上的链盒、钓鱼用的绕轮、滑雪撬的挡边、电视摄像机壳和射箭用的弓；经过锻造的镁合金板材可用作照相雕刻版[2-3]。

此外，在镁合金作为生物材料方面从近十几年来国内外对镁及镁合金各方面的报道不难发现，镁作为硬组织植入材料，与现已投入临床使用的各种金属植人材料相比，具有以下突出的优点：①镁资源丰富，价格低廉。