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镁及镁合金材料与热处理 教学PPT课件
金属材料热处理
1镁及镁合金
镁的来源：
• 海水含量为 2.8% ，也以其它方式存在.
• 白云石：dolomite (CaMg(CO3)2) .
• 菱镁矿：magnesite (MgCO3) .
• 光卤石：Carnallite (KMgCl3.6H2O).
• 镁是在自然界中分布最广的十个元素之一.
• 纯度99.8% 镁的就可以应用，但纯镁很少应用于工程中.
（3）T4,淬火处理。
可以提高合金的抗拉强度和延伸率，ZM5常用此规范。
为提高过饱和固溶度，淬火温度只比固相线低5-10℃。加热时间较长（砂型厚壁铸件）
（4）T6,淬火+人工时效。
目的：提高合金的屈服强度，塑性有所降低。主要应用于Mg-Al-Zn系和Mg-RE-Zr系合金。
10
金属材料热处理
1.3常见的镁合金
镁合金常用热处理类型
（1）T1（人工时效）, 铸造或铸锭变形加工后，不再单独进行固溶处理而是直接人工时效。
特点：工艺简单，有一定的实效强化效果
如Mg-Zn合金，重新加热淬火会造成粗晶粒组织，时效后综合性能反不如T1状态。
（2）T2（退火），为了消除铸件残余应力及变形合金的冷作硬化而进行的退火处理。
如：Mg-Al-Zn系铸造合金ZM5的退火规程为350℃加热2-3h，空冷，冷却速度对性能无影响。
• 1927～1930年：德国生产的汽车平均每辆用73.8公斤镁合金。
• 1936～1940年：德国大众汽车（巴西）公司在“甲壳虫”汽车上累计用了4万
吨镁合金（曲轴箱、传动箱壳体）。
2
金属材料热处理
镁的发展过程：
•1948～1962年：美国采用热室压铸机生产了数百万件汽车镁压铸件。
1镁及镁合金
镁的来源：
• 海水含量为 2.8% ，也以其它方式存在.
• 白云石：dolomite (CaMg(CO3)2) .
• 菱镁矿：magnesite (MgCO3) .
• 光卤石：Carnallite (KMgCl3.6H2O).
• 镁是在自然界中分布最广的十个元素之一.
• 纯度99.8% 镁的就可以应用，但纯镁很少应用于工程中.
（3）T4,淬火处理。
可以提高合金的抗拉强度和延伸率，ZM5常用此规范。
为提高过饱和固溶度，淬火温度只比固相线低5-10℃。加热时间较长（砂型厚壁铸件）
（4）T6,淬火+人工时效。
目的：提高合金的屈服强度，塑性有所降低。主要应用于Mg-Al-Zn系和Mg-RE-Zr系合金。
10
金属材料热处理
1.3常见的镁合金
镁合金常用热处理类型
（1）T1（人工时效）, 铸造或铸锭变形加工后，不再单独进行固溶处理而是直接人工时效。
特点：工艺简单，有一定的实效强化效果
如Mg-Zn合金，重新加热淬火会造成粗晶粒组织，时效后综合性能反不如T1状态。
（2）T2（退火），为了消除铸件残余应力及变形合金的冷作硬化而进行的退火处理。
如：Mg-Al-Zn系铸造合金ZM5的退火规程为350℃加热2-3h，空冷，冷却速度对性能无影响。
• 1927～1930年：德国生产的汽车平均每辆用73.8公斤镁合金。
• 1936～1940年：德国大众汽车（巴西）公司在“甲壳虫”汽车上累计用了4万
吨镁合金（曲轴箱、传动箱壳体）。
2
金属材料热处理
镁的发展过程：
•1948～1962年：美国采用热室压铸机生产了数百万件汽车镁压铸件。
镁合金化成处理工艺【共33张PPT】
问题
问题 原因
解决措施
外观不均匀 1.素材本身原因，如有压铸流痕
改善压铸，增加震动研磨或打磨。
2.表调不充分，时间过短，或温度、浓度 不够。 3.脱模剂清洗不充分
4.漂白去灰液碱点不足，或温度时间不够
将酸点、温度、时间调整至管控 范围
加强表调和中和，更换易于清洗 的脱模剂
调整至管控范围
挂灰
1.表调后的超声波水洗效果不佳，导致去 黑灰不干净。 2.中和碱点不足或温度时间不足
ii. 加入3~5酚酞指示剂。 iii. 用0.1mol/l氢氧化钠溶液滴定颜色由无 色变为红色，此时为滴定终点。 ⅳ.所消耗的0.1mol/l的氢氧化钠的毫升数 为总酸度的点数。
技术参数表
管理项目
总碱度
• 3温. 度中和
A.管理标准 时间
管理基准 11～16Pt 70~80℃ 5~10mins
测试频率 1次/4小时 1次/2小时 /
3.化成液PH值过高
加强表调后的超声波水洗
补充KOH至管控范围，提高温度 和延长时间 补充JM-6503降低PH值
4.产品处理过多
减少处理量
问题
问题
原因
其中第三种是防止镁及镁合金最简便有效的方法。
表将调酸不点充、发分温，黑度时、间时过间短调，或整温至度管、控浓1范.度表围不。够调。不充分，时间过短，或 这些特性使其成为汽车工业、航空工温业度及电、子浓工业度中首不选够的结构材料。
iii. 用0.15mol/l硫酸溶液进行滴定，直到溶液红色完全消失。
ⅳ.所消耗的0.15mol/l的硫酸的毫升数为总碱度的点数。
技术参数表
管理项目 管理基准 测试频率源自PH值• 4.化成
1.8~2.5
镁合金教育资料PPT课件
开
防止飞散的隔板
关 盒
火 苗
飞
窜
镁 粉
插入插座时发生电火花
灭 火 器 灭火砂
（事故与对策） 准备将镁铸件割断、将工具的插头 插入插座时，产生的电火花把旁边 堆积的镁粉引燃，火势一直蔓延到 屋顶大梁上。
最后用灭火器将木制房屋的火灾灭 掉。
不过因为地面上没有镁粉、都被收 到容器里，所以才没有酿成大祸。 对策：1.通常清扫不到的屋顶也要
事故事例⑤
（事故事例 3. 5－①） NC车床加工时着火
火花落下
（事故与对策） 车床在切削铸件时细小的镁屑着火并且掉落下去，把下面堆积的镁屑也引燃了 。由于操作员没有及时发现，直到车床的电线都引燃了火才被灭掉。 火是用干燥砂灭掉的。 因为在切削加工中没有及时清理碎屑，使镁屑大量堆积是造成此事故的原因。
温度 可燃物的着火温度
支燃物 主要是氧气
具备这3点时就会引起燃烧
相反如果其中的１个条件去除则不会发生燃烧
也就是说火可以被灭掉
关于灭火器与灭火材料
可以使用
・金属火灾用灭火器 ・干燥砂 ・铸铁的切屑
不可使用
・一般火灾用灭火器 ・水 ・含有水分的砂子、生锈的切屑
金属用灭火器
铸铁的切屑
一般灭火器
喷水
镁的保管与回收
（事故事例 3. 5－③） 因使用砂轮机疏忽造成的事故
湿 式 集 尘 器 管道
（事故与对策） 在使用砂轮机精修镁合金铸件的过程中，由于排气管内积存了大量镁粉使 吸力下降，操作员就用铁棒伸入排气管想把镁粉拨开。 这时砂轮还在旋转，与铁棒摩擦产生的火花将残留在排气管内的镁粉引燃 、喷射出强烈的火炎。 虽然拿铁棒的操作员躲开了火炎，但是距离他3米远外的其他的操作员却被 火烧伤并死亡。所以导致这个事故发生的原因就是 集尘器的日常保养没做好以及把铁棒伸入旋转着的砂轮机中。
镁及镁合金讲义(洛阳安环师版)
一、镁（Magnesium）的定义
1、1828年被发现的银白色轻金属，无磁性。 2、原子数12，化学代号为Mg，电子结构为2-8-2，为六方最密 堆积晶体结构。 3、熔点为650℃，沸点为1107℃（2024.6° F）。
4、为地壳第六 丰富之金属元素，为 海水中排名第三之金 属元素，也为地表含 量第三之常用金属元 素。 5、工业生产镁 始于1886年的德国， 1990年全世界生产 235万公吨。 6、最主要的用 途为：铝合金元素添 加，钢铁脱硫及除氧 剂，以及制造镁合金。
(6) 胶制围裙、套袖、长统胶鞋 （配置）。
(7) 布手套、线手套、刷胶手套。 铝镁板带厂
镁及镁合金生产事故案例剖析
镁及镁合金生产只是近几年方显发展劲头，其猛劲主要在汽车、 自行车、旅游用品等领域发展迅速；也主要是压铸件工艺的提升， 其设备装机水平的提高而提高。而真正意义上的安全生产技术提 升，缺乏科研数据的支撑，生产经验的支撑，技术研发领域的支 撑，以及市场调节的支撑，人才储备的支撑，技术手段的支撑， 因为我们在镁及镁合金安全生产领域的技术标准几乎为“零”。 务须讳言，在镁及镁合金领域，我们谈不上安全生产。（中国第 一家镁及镁合金板生产厂家其产能从过去的500t/年；降低到目前 的50t/年，其熔炼、铸造工艺在其最后一次镁爆炸事故后，已经 停产20年） 50年以前镁及镁合金生产产品主要应用于军用，航天、飞机、导 弹等军工领域。镁及镁合金安全生产，恰恰与工艺技术紧密相关， 与设备装机水平息息相关；这种融合的越“神秘”，保密成分就 越浓，所以安全生产标准和防护措施就难以出台，相关资料显示： 为了维护国家、地区及行业的安全与利益，世界各国、各行业以 及国际性标准化组织都组织了相应的机构来研究安全标准。具不 完全统计，由中国、欧盟、美国、英国、德国相关组织制定的与 镁及镁合金安全作业技术有关的机械安全技术标准就有37项。这 个数据的显示，恰恰没有（前苏联）数据，我们的镁及镁合金生 产数据是从（前苏联）拿来的，据说：当时为了尽快赶超英美大 国，（我们的前辈用一年八个月学习到的【前苏联】生产技术数 据），其安全生产标准只是一个“捎带”，没有安全生产数据支 撑，没有安全生产理念，从以下（一号信箱）企业发生的镁及镁 合金爆炸事故案例剖析，我们在镁及镁合金安全生产领域的技术 标准我们真是“一无所有”。
《镁及镁合金》课件
制造轻薄、高强的电脑和智能手
制造高质量、低重量的车身和零
制造高性能、轻量的运动器材，
机等电子产品
部件，如发动机外壳和前端支撑
如高尔夫球杆和自行车轮辐
梁
镁合金的制备方法
1
熔融法
将原料加热熔化，静置，去除上部杂质和浮渣，浇铸成型
2
粉末冶金法
将粉末烧结成固体，或者制备成坯料，经过加压、坯体处理、烧结等过程，得到
镁及镁合金
欢迎来到镁及镁合金的世界！我们将会介绍这种材料的定义与特性。
镁的定义和特性
轻量
通用性广泛
防腐蚀性强 ️
具有世界上最轻的金属材料
可以制成各种形状的零部件，
具有良好的抗腐蚀性能和稳
之一，密度为1.7g/cm³，是
如板材、管材、型材等
定的表面状态
铝的2/3
镁合金的应用领域
电子
汽车
运动器材
成品
3
快速凝固法
通过快速冷却，从而在铸态合金基础上制备超细晶粒、无序合金、非晶合金等高
性能合金
镁合金的性能优劣分析
优点
缺点
•
高
抗冲击、抗振动
•
易于燃烧、易腐蚀
•
优异的耐腐蚀性
•
随着温度升高，塑性和强度都逐渐下降
•
良好的加工性能
镁及镁合金的市场前景
需求持续上升
生产技术提高
新应用不断涌现
随着航空、汽车、电子等行业的
随着生产技术的提高，镁合金的
如医疗器械、船舶、大型设备等
快速发展，镁合金需求逐年增加。
产品种类、规格、品质等也得到
行业对镁合金的需求不断增加。
持续提高。
镁合金的发展趋势
镁合金PPT课件
经锻造和挤压后，变形合金比同成分的铸造 合金有更高的强度。
镁合金的热处理类型
T1——部分固溶加自然时效； T2 ——铸后退火； T3 ——固溶加冷加工； T4 ——固溶处理加自然时效； T5 ——人工时效； T6 ——固溶处理加人工时效； T7 ——固溶处理加稳定化处理； T8 ——固溶处理、冷加工加人工时效。
第八章 镁合金 8.1 概述
1808年5月，英国化学家戴维（Sir Humphry Davy,17781829）电解汞和氧化镁的混合物 ，得到镁汞齐，将镁汞齐中的汞蒸馏后，就 得到了银白色的金属镁。
镁的英文名称为Magnesium，它的命名取自 希腊文，原意是“美格尼西亚”，因为在希 腊的美格尼西亚城附近当时盛产一种名叫苦 土的镁矿（就是氧化镁），古罗马人把这种 矿物称为“美格尼西·阿尔巴（magnesia alba）”，“alba”的意思是“白色的”，即 “白色的美格尼西亚”。我国则根据这个词 的第一音节音译成镁。镁的元素符号为Mg。
铸造镁合金
主要合金系：Mg-Zn-Zr、Mg-Al-Zn、Mg-RE-Zr、 Mg-Th-Zr、Mg-Nd-Ag系。
含稀土元素的铸造镁合金总数的比例，除个别国家 外，都占半数以上。
度；加La-提高室温强度、高温强度和焊接性。
Mg-Mn系合金
合金中过饱和固溶体析出相为β-Mn，故热处理强化作用小。 一般使用退火组织。具有较好的耐蚀性和焊接性。
MB1的成分：w(Mn)=1.3~1.5%，高温塑性好。在MB1合金 基础上加入少量Ce（0.15~0.35%），成为MB8。Ce与镁形成 化合物Mg9Ce，并呈细小弥散分布于α基体中，起强化合金 和细化晶粒的作用。
MB8有中等强度和较高的塑性。可生产管材、板材、锻件， 目前已取代MB1镁合金，用于生产飞机的蒙皮、壁板及润滑 系统的附件。使用温度低于200℃。
镁合金的热处理类型
T1——部分固溶加自然时效； T2 ——铸后退火； T3 ——固溶加冷加工； T4 ——固溶处理加自然时效； T5 ——人工时效； T6 ——固溶处理加人工时效； T7 ——固溶处理加稳定化处理； T8 ——固溶处理、冷加工加人工时效。
第八章 镁合金 8.1 概述
1808年5月，英国化学家戴维（Sir Humphry Davy,17781829）电解汞和氧化镁的混合物 ，得到镁汞齐，将镁汞齐中的汞蒸馏后，就 得到了银白色的金属镁。
镁的英文名称为Magnesium，它的命名取自 希腊文，原意是“美格尼西亚”，因为在希 腊的美格尼西亚城附近当时盛产一种名叫苦 土的镁矿（就是氧化镁），古罗马人把这种 矿物称为“美格尼西·阿尔巴（magnesia alba）”，“alba”的意思是“白色的”，即 “白色的美格尼西亚”。我国则根据这个词 的第一音节音译成镁。镁的元素符号为Mg。
铸造镁合金
主要合金系：Mg-Zn-Zr、Mg-Al-Zn、Mg-RE-Zr、 Mg-Th-Zr、Mg-Nd-Ag系。
含稀土元素的铸造镁合金总数的比例，除个别国家 外，都占半数以上。
度；加La-提高室温强度、高温强度和焊接性。
Mg-Mn系合金
合金中过饱和固溶体析出相为β-Mn，故热处理强化作用小。 一般使用退火组织。具有较好的耐蚀性和焊接性。
MB1的成分：w(Mn)=1.3~1.5%，高温塑性好。在MB1合金 基础上加入少量Ce（0.15~0.35%），成为MB8。Ce与镁形成 化合物Mg9Ce，并呈细小弥散分布于α基体中，起强化合金 和细化晶粒的作用。
MB8有中等强度和较高的塑性。可生产管材、板材、锻件， 目前已取代MB1镁合金，用于生产飞机的蒙皮、壁板及润滑 系统的附件。使用温度低于200℃。
《镁合金及其应用》课件
《镁合金及其应用》PPT课件
《镁合金及其应用》PPT课件将带你深入了解镁合金的特点、种类、应用、优 点、缺点和发展趋势。镁合金具有轻质高强、抗腐蚀和导热导电良好等特点， 将在未来得到广泛的应用。
镁的特点
• 轻质高强 • 抗腐蚀 • 导热导电良好
镁合金的种类
• 镁铝合金 • 镁锌合金 • 镁铝锌合金 • 镁锰合金 • 镁铁合金
镁合金焊接难度大，制造上的挑战。
3 加工难度大
镁合金加工工艺相对较复杂，需要专业技术。
镁合金的发展趋势
1
强度提高
不断改进合金配方，提高镁合金的强度。
2
耐腐蚀性能提高
优化合金成分，提高镁合金的耐腐蚀性能。
3加工工艺ຫໍສະໝຸດ 化改进和创新加工工艺，降低制造成本，提高效率。
结语
镁合金具有卓越的物理性能和广阔的应用前景，将在未来得到广泛的应用。
镁合金的应用
• 航空制造 • 汽车制造 • 电子产品外壳 • 运动材料
镁合金的优点
轻量化
提供重量轻、却拥有高强度的解决方案。
抗腐蚀
具有良好的耐腐蚀性能，延长使用寿命。
节约资源
镁的广泛应用将带来资源消耗的减少。
使用寿命长
镁合金制品具有长期可靠的使用寿命。
镁合金的缺点
1 易氧化
2 焊接难度大
镁合金在空气中易氧化，降低使用寿命。
高性能材料——镁合金PPT
镁 及 镁 合 金 环 保 型 阳 极 氧 化 电 解 液 及 其 应 用
镁 合 金 的 表 面 处 理 方 法 及 镁 合 金 构 件
镁 合 金 表 面 处 理 方 法
镁 合 金 表 面 处 理 工 艺
一 种 镁 合 金 熔 炼 阻 燃 保 护 的 方 法
镁 合 金 专 用 水 平 连 铸 机
铝 镁 合 金 电 缆 桥 架 型 材 、 高 强 度 镁 合 金 及 其 制
•
镁屑燃烧温度高,火灾蔓延速度快,扑救难度大。镁一旦发生火灾,
其燃烧温度可达3 000°C,燃烧热值高达25 121 kJ/kg。当镁屑呈粉状
时与空气混合遇火能发生爆炸。此外,由于镁高温时遇水可发生化学反
应放出氢气,故金属镁火灾中,水、泡沫、四氯化碳等灭火剂都受到限
制,干粉、卤代烷灭火剂的灭火效果亦不明显,扑救难度大。
披 覆 有 色 彩 薄 膜 的 镁 合 金 产 品
铝 镁 合 金 电 缆 桥 架
铝 镁 合 金 电 缆 桥 架 型 材
高 耐 腐 蚀 性 表 面 处 理 镁 合 金 制 品 及 其 制 造 方 法
---
镁 合 金 的 熔 炼 方 法 镁 合 金 雕 刻 板
镁 合 金 锻 造 成 型 新 工 艺
耐 热 阻 燃 压 铸 镁 合 金 及 其 熔 炼 铸 造 工 艺
稀土元素系和锡酸盐系等。
结合力、电绝缘性和耐热冲击等性能，是镁
•
传统的铬酸盐膜以Cr为骨架的结构很致
合金常用的表面处理技术之一。
密，含结构水的Cr则具有很好的自修复功能， •
传统镁合金阳极氧化的电解液一般都含
耐蚀性很强。但Cr具有较大的毒性，废水处
铬、氟、磷等元素，不仅污染环境，也损害
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加工状态 铸态 变形状态 σb／MPa σs／MPa E/ GPa ε(％) ψ(％) HBS
11.5 20.0
2.5 9.0
45 45
8 11.5
9 12.5
30 36
2.2 纯镁－纯镁的ຫໍສະໝຸດ 性物理性能单位 g/cm3
W/m· k μm/m· k %35MPa J/l· k kJ/l
AZ91 1.81
AM 60
A380 压铸 合金 320 160
A356 T6 262 185 186 205 90
尼龙 195 170
ABS 45 40
钢 ~330 ~200
220
0.1%蠕变强度
无缺口冲击强度 有缺口冲击强度 延伸率 弹性模量 剪切模量 布氏硬度
MPa
J J % GPa GPa
125℃
34
6 1.5 3
51
AM60 1.79
61
A380 DC
A356 T6
镁物理性能的优点
尼龙 1.4
0.33
ABS 1.05
0.28
钢 7.8
14
比重
传热系数
2.74
96
2.69
159
膨胀系数
减振性能 比热 熔化潜热 凝固范围 腐蚀失重 3天5% NaCl
26
29 1900 673 470-595 0.02
25.6
52
34
22 3.2 8-15 45
135
3.5 11
4 72 27
5 73 28 80
8 8.9
17 2.1
30-50 207 83 140
Ambient Ambient
45 14 65
60
80
泊松比
0.35
0.35
0.33
0.30
2.2 纯镁－纯镁的应用
生产铝合金：铝合金中的添加元素。2019年全世界共用了14.56 万吨镁，占40%；我国2019年共用2.1万吨镁，占41%。镁与原 铝的消费比率约为0.4%。 压铸镁合金铸件：2019年原镁消费中，压铸占35%。在镁压铸 中，北美、拉美、西欧用量最多。镁合金压铸件在汽车上的使用 量上升了15%左右。 炼钢脱硫：2019年世界有5.73万吨镁用于炼钢脱硫，占总量的15.70%。我
第2章 镁及镁合金
2.1 2.2 2.3 2.4 概述 纯镁 镁合金 镁合金的应用
2.1 概述
1808年，英国戴维，钾还原氧化镁，制得镁。 物理性质：银白色，密度1.74克/厘米3，熔点648.9℃，沸点1090℃。 电离能7.65电子伏特。 晶体结构：密排六方结构。原子半径：1.72 埃。 具有延展性，无磁性，且有良好的热消散性。 热导率: 156 W/(m· K) 具有较强还原性，能与热水反应放出氢气，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，镁能直接与氮、硫和卤素等化合，包括烃、 醛、醇、酚、胺、脂和大多数油类在内的有机化学药品与镁仅仅轻微 地或者根本不起作用。 来源：镁存在于菱镁矿、白云石、光卤石中。每立方英里海水含有约 120亿磅镁。镁是在自然界中分布最广的十个元素之一， 熔盐电解法：工业上利用电解熔融氧化镁 硅热还原法：在电炉中用硅铁等使其还原而制得金属镁。 用途：置换钛、锆、铀、铍等金属。用于制造轻合金、烟火、闪光粉、 镁盐等。结构性能类似于铝，用于飞机、导弹中。镁在汽油燃点可燃。
元素 镁 铝 钛 铁
元素在周期 表中的排序 12 13 22 26
原子 重量 24.3 27.0 47.9 55.9
比重 1.7 2.7 4.5 7.9
熔点 650 660 1668 1530
%IACS （Cu=100） 40 64 3.1 18
镍
铜 锌
28
29 30
58.9
63.6 65.4
8.9
8.9 7.1
1453
1083 693
18
100 -
2.2 纯镁－纯镁的特性
化学活性高： 潮湿大气、海水、无机酸及其盐类、有机酸、甲醇等介质中均会引起剧烈 的腐蚀。 干燥大气、碳酸盐、氟化物、铬酸盐、氢氧化钠溶液、苯、四氯化碳、汽 油、煤油及不含水和酸的润滑油中很稳定。 室温下，镁表面与大气中氧作用，形成氧化镁薄膜，但薄膜较脆，也不像 氧化铝薄膜那样致密，故其耐蚀性很差。 室温强度低、塑性差： 纯镁单晶体临界切应力为4.8MPa左右，其多晶体的强度和硬度很低，不 能直接用做结构材料。
0.0005 0.001 0.001 0.002
0.0005 0.002 0.004 0.02
0.004 0.01 0.02 0.05
0.002 0.01 0.03 0.05
0.002 0.003 0.005 0.005
0.001 — — —
0.001 — — —
— 0.01
Mg9995
Mg9990
2.2 纯镁－纯镁的牌号
化学成份 % 杂质元素不大于 牌号 Mg ≥ 其它 单个 杂质 0.005 0.005 0.01 0.0
Fe
Si
Ni
Cu
Al
Mn
Cl
Ti
Pb
Zn
Mg9998
99.98 99.95 99.90 99.80
0.002 0.003 0.04 0.05
0.003 0.01 0.02 0.03
Mg9980
2.2 纯镁－纯镁的特性
镁为密排六方结构。熔点648.9℃。 25℃时晶格常数为：a=0.3202nm，c=0.5199nm；c/a=1.6237。
密度低，常用结构材料中最轻的金属： 20℃时密度1.738g/cm3。
体积热容比其他金属都低： 20℃时的体积热容为1781 J/(dm3· K)， 铝：2430 钛：2394 镍：4192 铁：3521 铜：3459 锌：2727 镁及其合金是加热升温与散热降温都比其他金属快。
国2019年钢铁脱硫用镁8000吨，占总消费量的15.62%。使用镁粒脱硫效果 比碳化钙好，虽然镁价格比碳化钙高，但用量为碳化钙的1/6～1/7，镁脱硫 比碳化钙经济。吨钢消耗镁粒0.4～0.5公斤，脱硫后含硫量0.001～0.005%。
22
21.5
1.2
34.5
76.5
12
2640 1066 540-615 0.05 540-595 0.1
2590
1200
℃
Mg/cm/d
555-615 0.5
2.2 纯镁－纯镁的特性
机械性能 拉拉强度 屈服强度(拉伸) 屈服强度(压缩) 剪切强度 疲劳强度 单位 MPa MPa MPa MPa MPa 5×108 cyc 条件 Ambient Ambient AZ 91D 230 150 165 140 82 60 214 145
11.5 20.0
2.5 9.0
45 45
8 11.5
9 12.5
30 36
2.2 纯镁－纯镁的ຫໍສະໝຸດ 性物理性能单位 g/cm3
W/m· k μm/m· k %35MPa J/l· k kJ/l
AZ91 1.81
AM 60
A380 压铸 合金 320 160
A356 T6 262 185 186 205 90
尼龙 195 170
ABS 45 40
钢 ~330 ~200
220
0.1%蠕变强度
无缺口冲击强度 有缺口冲击强度 延伸率 弹性模量 剪切模量 布氏硬度
MPa
J J % GPa GPa
125℃
34
6 1.5 3
51
AM60 1.79
61
A380 DC
A356 T6
镁物理性能的优点
尼龙 1.4
0.33
ABS 1.05
0.28
钢 7.8
14
比重
传热系数
2.74
96
2.69
159
膨胀系数
减振性能 比热 熔化潜热 凝固范围 腐蚀失重 3天5% NaCl
26
29 1900 673 470-595 0.02
25.6
52
34
22 3.2 8-15 45
135
3.5 11
4 72 27
5 73 28 80
8 8.9
17 2.1
30-50 207 83 140
Ambient Ambient
45 14 65
60
80
泊松比
0.35
0.35
0.33
0.30
2.2 纯镁－纯镁的应用
生产铝合金：铝合金中的添加元素。2019年全世界共用了14.56 万吨镁，占40%；我国2019年共用2.1万吨镁，占41%。镁与原 铝的消费比率约为0.4%。 压铸镁合金铸件：2019年原镁消费中，压铸占35%。在镁压铸 中，北美、拉美、西欧用量最多。镁合金压铸件在汽车上的使用 量上升了15%左右。 炼钢脱硫：2019年世界有5.73万吨镁用于炼钢脱硫，占总量的15.70%。我
第2章 镁及镁合金
2.1 2.2 2.3 2.4 概述 纯镁 镁合金 镁合金的应用
2.1 概述
1808年，英国戴维，钾还原氧化镁，制得镁。 物理性质：银白色，密度1.74克/厘米3，熔点648.9℃，沸点1090℃。 电离能7.65电子伏特。 晶体结构：密排六方结构。原子半径：1.72 埃。 具有延展性，无磁性，且有良好的热消散性。 热导率: 156 W/(m· K) 具有较强还原性，能与热水反应放出氢气，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，镁能直接与氮、硫和卤素等化合，包括烃、 醛、醇、酚、胺、脂和大多数油类在内的有机化学药品与镁仅仅轻微 地或者根本不起作用。 来源：镁存在于菱镁矿、白云石、光卤石中。每立方英里海水含有约 120亿磅镁。镁是在自然界中分布最广的十个元素之一， 熔盐电解法：工业上利用电解熔融氧化镁 硅热还原法：在电炉中用硅铁等使其还原而制得金属镁。 用途：置换钛、锆、铀、铍等金属。用于制造轻合金、烟火、闪光粉、 镁盐等。结构性能类似于铝，用于飞机、导弹中。镁在汽油燃点可燃。
元素 镁 铝 钛 铁
元素在周期 表中的排序 12 13 22 26
原子 重量 24.3 27.0 47.9 55.9
比重 1.7 2.7 4.5 7.9
熔点 650 660 1668 1530
%IACS （Cu=100） 40 64 3.1 18
镍
铜 锌
28
29 30
58.9
63.6 65.4
8.9
8.9 7.1
1453
1083 693
18
100 -
2.2 纯镁－纯镁的特性
化学活性高： 潮湿大气、海水、无机酸及其盐类、有机酸、甲醇等介质中均会引起剧烈 的腐蚀。 干燥大气、碳酸盐、氟化物、铬酸盐、氢氧化钠溶液、苯、四氯化碳、汽 油、煤油及不含水和酸的润滑油中很稳定。 室温下，镁表面与大气中氧作用，形成氧化镁薄膜，但薄膜较脆，也不像 氧化铝薄膜那样致密，故其耐蚀性很差。 室温强度低、塑性差： 纯镁单晶体临界切应力为4.8MPa左右，其多晶体的强度和硬度很低，不 能直接用做结构材料。
0.0005 0.001 0.001 0.002
0.0005 0.002 0.004 0.02
0.004 0.01 0.02 0.05
0.002 0.01 0.03 0.05
0.002 0.003 0.005 0.005
0.001 — — —
0.001 — — —
— 0.01
Mg9995
Mg9990
2.2 纯镁－纯镁的牌号
化学成份 % 杂质元素不大于 牌号 Mg ≥ 其它 单个 杂质 0.005 0.005 0.01 0.0
Fe
Si
Ni
Cu
Al
Mn
Cl
Ti
Pb
Zn
Mg9998
99.98 99.95 99.90 99.80
0.002 0.003 0.04 0.05
0.003 0.01 0.02 0.03
Mg9980
2.2 纯镁－纯镁的特性
镁为密排六方结构。熔点648.9℃。 25℃时晶格常数为：a=0.3202nm，c=0.5199nm；c/a=1.6237。
密度低，常用结构材料中最轻的金属： 20℃时密度1.738g/cm3。
体积热容比其他金属都低： 20℃时的体积热容为1781 J/(dm3· K)， 铝：2430 钛：2394 镍：4192 铁：3521 铜：3459 锌：2727 镁及其合金是加热升温与散热降温都比其他金属快。
国2019年钢铁脱硫用镁8000吨，占总消费量的15.62%。使用镁粒脱硫效果 比碳化钙好，虽然镁价格比碳化钙高，但用量为碳化钙的1/6～1/7，镁脱硫 比碳化钙经济。吨钢消耗镁粒0.4～0.5公斤，脱硫后含硫量0.001～0.005%。
22
21.5
1.2
34.5
76.5
12
2640 1066 540-615 0.05 540-595 0.1
2590
1200
℃
Mg/cm/d
555-615 0.5
2.2 纯镁－纯镁的特性
机械性能 拉拉强度 屈服强度(拉伸) 屈服强度(压缩) 剪切强度 疲劳强度 单位 MPa MPa MPa MPa MPa 5×108 cyc 条件 Ambient Ambient AZ 91D 230 150 165 140 82 60 214 145