原镁制备工艺图
热还原制备金属镁的反应热力学与工艺过程评价报告
热还原制备金属镁的反应热力学与工艺过程评价报告金属镁是一种广泛应用于工业、医疗和航空航天等领域的金属材料，在早期的工艺过程中，黄铜和铝合金是主要的镁合金的成分。
然而，现今的工艺已经发展到了新的高度，通过热还原反应制备金属镁已成为了一种较为成熟的工艺过程。
本文将对这一工艺进行反应热力学与工艺过程的评价报告。
一、反应热力学评价热还原法制备金属镁的反应方程式为：MgO(s) + C(s)→ Mg(g) + CO(g)该反应的ΔH为300kJ/mol。
从反应热力学方面来看，这个反应是放热反应，而且它的放热量相对较大。
这意味着反应体系需要充足的热能供给，以保证反应的进行。
反应的热力学评价还需考虑产物CO的性质。
CO是一种有毒有害的气体，在管道输送、储存和排放过程中，在环保和人身健康方面会存在一定的危险。
所以，在生产过程中应该设备充足的储气罐、检测设备和可控制的操作流程，以确保生产过程的安全性。
二、工艺过程评价1. 选用适当的原料热还原反应需要的主要原料是MgO和炭，优质的原料能够提高反应的产出率。
优秀的原料应该含有应有的纯度标准，因为杂物会影响反应过程的进行，此外，原料越细越贵的生产成本也越高，所以需合理选择粒度和确保制备成本不超过生产标准。
2. 选用适宜的反应环境热还原反应需要较高的温度进行，制备过程中产物Mg在态上需要尽可能的减小与其他化合物的相互反应，所以应选择在惰性气体氛围下进行，减少与其他化合物的氧气接触。
3. 选择炉型反应建议采用电弧炉进行，该炉型既能提供足够的热能，而又能使反应体系在惰性气体的保护下进行。
炉型选用优秀的款式，将可以保证反应炉的生产效率和质量。
4. 对反应过程进行严密控制热还原反应虽然是一种较为成熟的工艺过程，但反应过程依然需要严格的控制。
对开工前、反应中和收工后的各环节都需进行严密控制，以确保反应正常进行和反应产物的质量，随时可能的故障需要紧急处置。
总之，热还原法制备金属镁的反应热力学可行性较高，但工艺过程中也需要严格的控制。
北京科技大学铸造合金及制备工艺4.3-铸造镁合金
1.2
Th3.2 Li14
H24 T6 F T5 T5 T5 T7
260 340 200 295 305 225 115
170 250 125 210 215 175 95
15 11 9 7 16 3 10
各种变形镁合金的力学性能比较
4.3.4 镁合金的应用 镁合金的密度小，比强度和疲劳强度均比铸造 铝合金高，良好的减振性能，良好的电磁屏 蔽特性和导热能力，变形时结构件的应力分 布更均匀，优良的切削加工性能，易于获得 光洁的加工表面。 镁合金的应用非常广泛，几乎涉及了所有的工 业部门、军用和民用领域，如交通运输、航 空航天、汽车摩托车、自行车、普通机械、 冶金、采矿、电力、电子器件等。
中国电子产品镁合金用量及预测
电子产品种类
1999 年 产量/万 件 86 1736 5037 430
2005 年 预计产 量/万件 1800 6000 8500 8500
镁合金 外壳比 例/% 70 50 30 30
单件镁 合金用 量/kg 0.70 0.02 0.10 0.10
2005 年 预计镁 合金用 量/t 8820 600 2550 2550
我国金属镁的生产 我国从1957年开始生产金属镁，当年仅 生产了2吨； 我国1958年生产了2001吨金属镁； 在随后的32年里，我国金属镁的产量徘 徊在662∼4527吨之间； 1990年以后，我国金属镁的生产呈现快 速增长；
我国金属镁的生产 1995年生产了9.36万吨镁； 2000年生产了19.5万吨镁； 2001年生产了20.6万吨镁； 2002年生产了26.45万吨镁； 2003年生产了34.18万吨镁； 2004年生产了44.24万吨镁； 2005年生产了45.08万吨镁； 2006年生产了51.97万吨镁； 2007年生产了62.47万吨镁。
金属镁生产工艺概述
文章编号：1672-1152（2011）03-0001-04
山西冶金 SHANXI METALLURGY
金属镁生产工艺概述
Total 131 No.3，2011
孙晓思
（太原科技大学应用科学学院， 山西 太原 030024）
摘 要：简要介绍了金属镁生产工艺—— —电解法和热还原法；详细介绍了我国现存的主要镁生产方法—— —皮江
二战前，全球生产金属镁的方法只有一种— —— 电解法 （以菱镁矿为主要原料）。但电解法耗资巨 大，工艺复杂。二战期间，由于军事工业的发展，镁合 金的需求量急剧增加，又由于含镁矿石资源中以白 云石的储量最多且分布最广，所以自 1938 年起由奥 地利和美国开始在高温真空条件下，用碳作还原剂，
·2·
山西冶金 E- mail:yejinsx@
热还原法即硅热法炼镁工艺，其原理为：硅（一般 为 w(FeSi)＝75％的合金）在高温（1 100~1 250 ℃） 和真空（13.3~133.3 Pa）条件下，还原白云石中的氧 化镁为金属镁，其化学反应可表示为：
2（MgO·CaO）+Si=2Mg↑+2CaO·SiO2 传统的硅热还原法，按照所用设备装置的不同 分为四种：皮江法（Pidgeon Process）、巴尔札诺法 （Balzano Process）、玛格尼法（Magnetherm Process） 和 MTMP 法［6］。 由于白云石资源分布广泛，储量丰富，而皮江法 炼镁可以直接采用其作原料；并利用天然气、煤气、 重油和交流电等作热源；工艺流程简单，建厂投资 少，生产规模灵活；反应炉体小，建造容易，技术难度 小；成品镁的纯度高。这些特点恰恰符合我国的实际 国情，因此，皮江法在我国得到了广泛的发展和应 用。到目前为止，皮江法仍是我国生产金属镁的主要
哈尔滨理工大学轻合金研究室成果简介--镁合金部分2012
350T挤压铸造机
谢
谢！
换垫片
热挤出
固 相 再 生制品
模具
直接挤压为将镁合金废料直接置 于挤压筒内，然后将其加热到设 定的温度后保温一段时间，在一 定压力或以一定挤压速度挤压成 型，其挤压过程示意图如图2所 示 。
P 镁合金屑 挤压轴 内衬 热挤出
装模
挤压筒 模具 固 相 再 生 制品
常用液态再生方式
固相再生方式
镁合金液态再生方法是把这些废品或镁屑重熔，在重熔过程中须加 覆盖剂和精炼剂，相当一部分镁合金被氧化和烧损，浪费大量的人力和 资源，废料到成品材料的利用率不足55%。采用固相再生方法材料的利用 率明显提高，材料主要在清洗和挤压两方面损耗 。
(d) Hot extrusion
(c) Fragmentized scraps
4 试验结果
a) b)
c)
d)
(a) 300℃ (b) 350℃ (c) 400℃ (d) 450℃ 不同挤压温度下固相再生AZ31B镁合金的显微组织
a)
b)
c)
d)
1mm
(a) (b)横向组织 (c)纵向组织 (d)氧化处理后的超薄屑 氧化处理的超薄屑固相再生AZ31B镁合金的光学显微组织
试验现场
所得的材料
不同状态下几种材料的室温力学性能
试样 σb(MPa) σ0.2(MPa) δ(%) 挤压比
ZM6铸锭
ZM6铸锭挤压态 ZM6屑挤压态 AZ31B铸锭挤压态
141.3
204.6 204 309.5
88.7
120.5 95.5 ---
3.3
29.5 26.5 17.9
44:1
44:1 44:1 25:1
镁基复合材料ppt课件.ppt
结构、功能
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
熔体浸渗法 (Melt Infiltration Process)
将增强相预制成形，再通过压力，将熔融的基体金属渗入到预 制体间隙中，达到复合化的目的。熔体浸渗法包括压力浸渗、无压 浸渗与负压浸渗。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
其他制备方法
薄膜冶金工艺 (Foil Metallurgy Processing) RCM法 (Rotation Cylinder Method) DMD法 (Disintegrated Melt Deposition) 重熔稀释法 (Remelting and Dilution ) 低温反应自熔 ( RSM) 混合盐反应法 ( LSM ) 放热反应法( XD) 气泡法 (Gas-bubbling Method) 反复塑性变形法(Repeated Plastic Working)
在种类、体积等其它属性相同的情况 下，形状圆润的增强体有利于复合材 料耐磨性的提高。
在体积分数较低时，镁基复合材料的 耐磨性一般随硬质增强体体积分数的 增加而提高
复合材料的磨损率随载荷的增大而增加，存 在一个磨损由轻微向剧烈转变的载荷，石墨 的加入延迟了复合材料向剧烈磨损的转变。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
原位反应自发浸渗工艺(Insitu Reactive Infiltration Process) 利用金属熔体自发渗入和原位放热反应直接合成增强相这2个工艺过
皮江法制镁的原理及前景
金属镁工业制法镁存在于菱镁矿（碳酸镁）MgCO3、白云石（碳酸镁钙）CaMg(CO3)2、光卤石（水合氯化镁钾）KCl·MgCl2·H2O中。
目前镁冶炼的方法主要有两种:1、从尖晶石、卤水或海水中将含有氯化镁的溶液经脱水或焙融氯化镁熔体,之后进行电解,此法称为电解法;2、用硅铁对从碳酸盐矿石中经煅烧产生的氧化镁进行热还原,此法称为热还原法。
1808年,科学家戴维以汞为阴极电解氧化镁,在人类历史上第一次制取了金属镁。
18世纪30年代,法拉第第一次通过电解氯化镁得到了金属镁。
第一次世界大战开始之前,法国、德国、英国和加拿大都实现了镁的工业生产,但产量有限,大约年产量几百吨,主要用于军事方面。
19世纪80年代,才由德国首先建立工业规模上的电解槽,电解无水光卤石生产金属镁,从此开创了电解法炼镁的工业化时代。
后经不断在工艺和设备方面的改进,直到目前世界上采用的就是这种电解法。
电解法炼镁的原理是在高温下电解熔融的无水氯化镁,使之分解成金属镁和氯气。
高温情况下水对熔盐性质的影响是致命的,因此,高纯度的无水氯化镁是电解法制镁关键所在。
依据所用原料及处理原料的方法不同,电解法炼镁又可细分为以下几种具体的方法:道乌法、氧化镁氯化法、光卤石法、AMC法、诺斯克法。
电解法因为其生产工艺先进,能耗较低的优点,是一种极具发展前景的炼镁方法。
目前,发达国家80%以上的金属镁是通过电解法生产。
由于金属镁的需求越来越大,电解法生产金属不能够满足镁的需求,因此催生了金属镁的热还原法冶炼。
第二次世界大战期间,热还原法生产镁的技术迅速发展起来。
使用硅作为还原剂还原氧化镁实现于1924年,但此时还未应用于工业生产。
第二次世界大战期间,意大利科学家发明了在真空高温炉内用硅铁还有白云石生产镁的工艺;同期,奥地利科学家发明了用碳直接还原氧化镁来生产镁的亨氏格技术。
第二次世界大战以后,这些工艺用于工业化生产。
1941年加拿大教授L.M.皮江在渥太华建立了一个以硅铁还原煅烧白云石炼镁的试验工厂,获得了成功。
镁电解生产工艺学
镁电解生产工艺学镁电解生产是一种常用的工业生产方法，主要用于生产金属镁。
镁电解生产工艺学是研究和探索如何高效、低耗地制取金属镁的学科。
下面我们来详细介绍一下镁电解生产工艺学。
镁电解生产的基本原理是利用电流将镁离子还原成金属镁。
镁电解生产的工艺主要包括原料准备、电解槽设计和操作控制三个方面。
首先是原料准备。
原料主要由镁盐和溶剂组成。
常见的镁盐有氯化镁、硝酸镁和硫酸镁等。
溶剂通常是水，也可以是有机溶剂。
原料准备主要包括镁盐的制备和溶剂的处理。
镁盐的制备可以通过矿石的浸出、氧化镁的还原等方法进行。
溶剂的处理包括水的净化和有机溶剂的处理等。
其次是电解槽设计。
电解槽主要由阳极和阴极组成，同时还包括电解质和其他部件。
阳极和阴极通常由钢制成，外表面铜镀。
电解质主要是镁盐的溶液，用于传导电流和传输镁离子。
其他部件包括电解槽的封闭结构和冷却设备等。
电解槽的设计要考虑电流密度、镁离子浓度、温度和搅拌等因素，以最优化电解过程的效果。
最后是操作控制。
操作控制主要包括电流强度的控制、温度的控制和搅拌的控制等。
电流强度的控制要根据电解槽的大小和设计参数进行调节，以保证电解的稳定性和效果。
温度的控制主要通过冷却设备进行调节，以控制电解槽内的温度。
搅拌的控制可以通过机械搅拌或气体搅拌等方式进行，以促进镁离子的传输和分布。
在镁电解生产过程中，还需要考虑电解效率和能耗等问题。
电解效率是指电流效率和镁产率的比值，要提高电解效率就需要降低电极反应和电解质反应的副反应。
能耗是指单位镁产量所需的能量，要降低能耗就需要改进工艺和设备，提高电解效率和利用率。
总之，镁电解生产工艺学是一个综合性的学科，涉及到化学、物理、机械等多个领域的知识。
通过研究和探索，可以不断优化工艺和设备，提高镁电解生产的效率和质量，为镁制品的生产和应用提供坚实的技术支持。
镁合金轧制工艺
1绪论镁是结构材料中最轻的金属，近年来已经逐渐被应用到航空航天、国防军工、汽车、电子通讯等领域，同时这些领域对其力学性能的要求也在不断提高。
传统的铸造镁合金已经渐渐无法满足要求，而通过挤压、锻造、轧制等工艺生产的变形镁合金产品具有更高的强度、更好的延展性、更多样化的力学性能。
其中，轧制作为镁合金塑性加工的重要手段得到了长足的发展。
镁合金是密排六方晶体结构，c/a轴比为1.6236，在室温下仅具有一个滑移面，在滑移面上有3个密排方向，即有3个滑移系，根据多晶体塑性变形协调性原则，要使多晶体在晶界处的变形相互协调，必须有5个独立滑移系，显然密排六方结构的镁合金不满足该条件。
因此，在室温下，镁合金的塑性很低。
当变形温度达到225C时，高温滑移面（棱柱面）被激活，镁合金的塑性有所改善。
镁及其合金的另一个重要特征是加热升温与散热降温比其他金属都快。
因此，在塑性加工过程中，温度下降很快且不均匀，则易发生边裂和裂纹，相对于其它金属材料而言，镁及其合金的热加工温度范围较窄。
镁合金滑移系较少，在室温和低温条件下塑性较差，而且迄今对镁合金塑性变形机理的认识还不够全面和深入，镁合金板材制备及其轧制成形工艺的研究尚处于初级阶段。
镁合金板材轧制成形的以下特点制约了镁合金板材的发展与应用：1）镁合金室温塑性变形能力差，轧制过程中易出现裂纹等变形缺陷；2）目前镁合金板材制备多采用普通的对称轧制，轧制后的组织有强烈的（0002）基面织构，存在严重的各向异性，不利于后续加工；3）镁合金轧制道次压下量较钢和铝小很多，生产效率不高。
制备优质的镁合金板材，大部分工艺都需要经过多道次轧制工序，轧制过程受许多因素的影响，这些因素可以分为两大类：第一类为影响轧制金属本身性能的一些因素，即金属的化学成分和组织状态以及热力学条件；第二类为轧制的工艺因素，如轧制温度、轧制变形量和轧制速度以及后续的热处理工艺。
国内外很多学者针对如何改进镁合金轧制工艺和轧制技术，以获得二次成形性能优良的板材做了大量的研究工作。