镁及镁合金的主要物化性能
镁合金物性
類別 單位
g/cm3 Cal/g/℃ mm/m/℃ , 20~100℃ Cal/cm/sec/℃ ℃ Cal/g % of copper standard %,345kg/cm2 Ksi Ksi % Ksi ft-lbs. Chary unnoted Ksi, Moore 5x103cyc HB Psi Psi
鎂合金特性(2) 鎂合金特性
質量輕： (1) 質量輕： 鎂合金比重為 1.7，為鐵的 23%、鋅的 25%、鋼的 20%、鋁合金的 66%。 1.7， 23%、 25%、 20%、 66% 強度高： (2) 強度高： 將可取代傳統上運用鋼、鑄鐵、鋅合金的地方。 將可取代傳統上運用鋼、鑄鐵、鋅合金的地方。 防電磁波： (3) 防電磁波： 鎂合金為非磁性金屬，電磁遮蔽性佳。 鎂合金為非磁性金屬，電磁遮蔽性佳。 優良導熱性、吸震性： (4) 優良導熱性、吸震性： 相較於工程塑膠具較佳吸震性、機械強度、抗衝擊性及不易磨損。 相較於工程塑膠具較佳吸震性、機械強度、抗衝擊性及不易磨損。 (5) 可回收： 可回收： 鎂為地球中蘊涵豐富的元素， 大的豐富元素，來源不虞匱乏， 鎂為地球中蘊涵豐富的元素，為地球上第 8 大的豐富元素，來源不虞匱乏， 回收性強，從生產至廢棄不會對生態造成太大的污染，符合環保意識。 回收性強，從生產至廢棄不會對生態造成太大的污染，符合環保意識。 物性活潑： (6) 物性活潑： 鎂的物性活潑，在高溫及粉塵狀態下易和氧反應產生燃燒 其製程較複雜， 鎂的物性活潑，在高溫及粉塵狀態下易和氧反應產生燃燒，其製程較複雜， 以致生產良率較低。 以致生產良率較低。 模具壽命較短： (7) 模具壽命較短： 萬片以上， 萬片， 工程塑膠的模具壽命可達 30 萬片以上，3C 鎂合金的模具壽命一般為 10 萬片， 萬片以上。 而目前國內自行車模具壽命可達 30 萬片以上。
化学物理性能(镁合金)
化学物理性能以镁为基加入其他元素组成的合金。
其特点是：密度小（1.8g/cm3左右），比强度高，弹性模量大，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。
主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。
目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。
主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。
在实用金属中是最轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。
它是实用金属中的最轻的金属,高强度、高刚性。
[编辑本段]镁合金的特点其加工过程及腐蚀和力学性能有许多特点：质量轻、刚性好、具有一定的耐蚀性和尺寸稳定性、抗冲击、耐磨、衰减性能好及易于回收；另外还有高的导热和导电性能、无磁性、屏蔽性好和无毒的特点。
应用范围:镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中，达到轻量化的目的。
镁合金的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。
另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。
镁合金相对比强度（强度与质量之比）最高。
比刚度（刚度与质量之比）接近铝合金和钢，远高于工程塑料。
在弹性范围内，镁合金受到冲击载荷时，吸收的能量比铝合金件大一半，所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。
镁合金熔点比铝合金熔点低，压铸成型性能好。
镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当，一般可达250MPA，最高可达600多Mpa。
屈服强度，延伸率与铝合金也相差不大。
镁合金还个有良好的耐腐蚀性能，电磁屏蔽性能，防辐射性能，可做到100%回收再利用。
镁合金件稳定性较高压铸件的铸造行加工尺寸精度高，可进行高精度机械加工。
镁合金具有良好的压铸成型性能，压铸件壁厚最小可达0.5mm。
适应制造汽车各类压铸件。
[编辑本段]镁合金应用镁合金是航空器、航天器和火箭导弹制造工业中使用的最轻金属结构材料。
镁的重量比铝轻，比重为1.8，强度也较低，只有200～300兆帕(20～30公斤/毫米2)，主要用于制造低承力的零件。
镁及镁合金的主要物化性能
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、镁合金、铝合金、锌合金的特性对比
镁Mg镁的密度小，易于燃烧，这是由于它的物理、化学性质所决定的。
20℃时金属镁的密度是1.738g/cm3，液态金属镁的密度为1.58g/cm3；在标准大气压下，金属镁的熔点是（650±1）℃，沸点为1090℃。
在空气中加热时，金属镁在632℃～635℃开始燃烧。
因此决定了镁的制备及合金冶炼工艺比较复杂。
工业用镁的纯度可达到99.9%，但是纯镁不能用作结构材料，在纯镁中加入铝、锌、锂、锰、锆和稀土等元素形成的镁合金具有较高的强度，可以作为结构材料广泛应用。
镁合金材料具有以下优点：（1）重量轻镁合金比重在所有结构用合金中属于最轻者，它的比重为铝合金的６８％，锌合金的２７％，钢铁的２３％，它除了做３Ｃ产品的外壳、内部结构件外，还是汽车、飞机等零件的优秀材料。
（2）比强度、比刚度高镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当，而远远高于工程塑料，为一般塑料的10倍。
（3）耐振动性好在相同载荷下，减振性是铝的100倍，钛合金的300～500倍。
（4）电磁屏蔽性佳3Ｃ产品的外壳（手机及电脑）要能够提供优越的抗电磁保护作用，而镁合金外壳能够完全吸收频率超过１００ｄｂ的电磁干扰。
（5）散热性好一般金属的热传导性是塑料的数百倍，镁合金的热传导性略低于铝合金及铜合金，远高于钛合金，比热则与水接近，是常用合金中最高者。
（6）质感佳镁合金的外观及触摸质感极佳，使产品更具豪华感。
（7）可回收性好只要花费相当于新料价格的4%，就可将镁合金制品及废料回收利用。
（8）稳定的资源提供镁元素在地壳中的储量居第八位，大部分的镁原料自海水中提炼，所以它的资源稳定、充分。
镁合金压力铸造的优点有：高的生产率；高精度；好的表面质量；精细的铸件晶粒；可压铸薄壁和复杂结构的产品。
0.6mm厚度镁合金压铸和铝合金压铸相比：生产率高50%；可使用钢模，延长服务寿命；更低的潜热，节省能量；好的机加工性；模具成本节省50%；熔体具有更高的流动性。
镁
镁及镁合金是迄今在工程中应用的最轻的金属结构材料,和其他金属相比,镁及其合金有很多突出的工艺及性能特点。
例如,其密度小(仅为钢的1/4,铝的2/3),是所有结构金属中密度最小的一种;在镁中加入不同的金属元素能够形成一系列具有各种性能的合金;熔点低,容易进行热成形,且能耗较低;用作结构件时质量轻、比强度高、减震和抗冲击性能好、易切削加工、不易老化;有良好的导热性、无磁、电磁屏蔽能力强、在受到冲击和摩擦时不会产生火花、阳极氧化着色能力强;镁粉在燃烧时可放出耀眼的白光并产生大量的热量;还原性强,可用于提取活性金属等。
由于这些特点,镁及其合金很早就得到了应用,并且其应用范围由航空航天及军工领域等传统行业逐步扩展,广泛应用于冶金工业、交通运输领域、3C产品、化学电化学、医药等行业。
在航空航天及军工领域可改善力学性能及减重镁及镁合金的特点可满足航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求,可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量。
从20世纪40年代开始,镁合金首先在航空航天部门得到了优先应用。
现代战争要求远程快速部署和武器装备轻量化,手持式武器、装甲战车、运输车、航空制导武器将大量采用轻金属材料。
镁合金的特性可满足军工产品的减重、吸噪、减震、防辐射的要求。
在冶金工业是重要的添加元素镁在冶金工业中的应用主要集中在用作铝合金添加元素和钢铁脱硫。
镁的最大消费领域是作铝合金添加元素。
钢铁脱硫是另一个镁的重要消费领域,2002年,世界炼钢脱硫用镁5.73万吨,2005年急增至12.12万吨,预计至2010年,世界脱硫用颗粒镁用量为18.7万吨,仅中国的用量就能达到7万吨以上。
在交通运输领域减重镁在交通运输领域的应用包括汽车工业、摩托车工业、自行车工业等。
在3C领域应用广泛镁合金具有优异的薄壁铸造性能及良好的比强度、刚度和抗撞能力,能充分满足3C产品高度集成化、转薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽、散热和环保要求。
镁合金性质与特点
比重小 抗冲击
减震 性好
电磁屏蔽 优良
耐腐蚀 性能差
比强度高
延展 性差
易再生 利用
材料 镁合金
铝合金 工程塑料 铸铁
ρ/gcm-3 1.74-1.90
2.70 1.13-2.0
7.15
E/GPa 45
70 15-25
180
E/ρ 24-26
σ/MPa
σ/ρ
减震系数
180-300 118-172 30-60％
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合金元素对材料性能的影响
Si: (1) 改善铸件的热稳定性， (2) 降低塑性 (3) 提高流动性
Be: (1) 微量Be能有效降低镁合金在熔融、铸造和焊接过程中熔体表面的氧化 (2) 晶粒粗化
Re: (1) 提高耐热性 (2) 晶粒粗化
Cu、Fe、Ni: 降低合金的耐腐蚀性，需严格管控
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合金材料的处理状态
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镁合金的分类
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镁合金的强化方法
纯镁的室温性能很差，通过以下处理性能得以大幅改善
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合金元素对材料性能的影响
镁合金中的主要合金元素有Al、Zn、Mn等，有害元素有Fe、Ni、 Cu
Al: (1) 强度、硬度及铸造性，含量过高时脆化
针对性能主要从以下五种成型方式介绍：
砂型和永久型铸造、压铸、锻造、挤压、片材与板材
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不同制备方法的材料性能
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不同制备方法的材料性能
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不同制备方法的材料性能
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镁的物理性质和化学性质
镁的物理性质和化学性质
物理性质：具有银白色光泽，略有延展性。
镁的密度小，离子化倾向大。
在空气中，镁的表面会生成一层很薄的氧化膜，使空气很难与它反应。
化学性质：镁具有比较强的还原性，能与沸水反应放出氢气，燃烧时能产生眩目的白光，镁与氟化物、氢氟酸和铬酸不发生作用，也不受苛性碱侵蚀，但极易溶解于有机和无机酸中。
镁的日常用途
医疗用途：治疗缺镁和痉挛。
体育用途：在紧张运动几小时前注射镁化合物，或在紧张运动后注射以弥补镁的流失。
体操运动员常涂碱式碳酸镁来增加摩擦力。
医疗中：如果注射镁盐速度太快，会造成发烧和全身不适。
金属镁能与大多数非金属和酸反应；在高压下能与氢直接合成氢化镁；镁能与卤化烃作用合成格氏试剂，广泛应用于有机合成。
镁具有生成配位化合物的明显倾向。
镁和镁合金的性质
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。
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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。
燃点空气中加热时，金属镁在632摄氏度到635摄氏度开始燃烧。
燃烧热金属镁的燃烧热是24900到25200kJ。