镁及镁合金
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。
镁及镁合金的焊接性
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
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。
可降解镁合金优点
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。
镁及镁合金的应用及发展
２镁 的性 能
（ １ ） 物 理化 学性 能
镁 是 地 球 上 储 量 最 丰 富 的 轻 金 属 元 素 之 镁 的 比重是 １ ． ７ ４ ｇ ／ ｃ ｍ ，只有 铝 的 ２ ／ ３ 、钛 的２ ／ ５ 、钢 的 １ ／ ４ ；镁 合金 比铝 合金 轻 ３ ６ ％、 比
一
，
锌合金轻 ７ ３ ％、比钢轻 ７ ７ ％。镁有 很好 的 电磁 屏 蔽 、阻 尼性 、减 振性 、切 削加 工性 以及 加工 成 本低 、加 工能 量仅 为铝 合金 的 ７ ０ ％和易 于 回
那时候镁被认 为是潜力有限的特殊材料 。二战 爆发 ，推 动 了镁 在 宇航 领 域 的发 展 。德 、美 、 英三 国开 始对 镁 合 金进 行 大 量 的研 究 和试 验 。 １ ９ ７ ０年 石 油危机 又 使镁 合金 在 汽车 工业 中 日益 受到 重视 。随 着 ２ ｌ 世 纪的 到来 ，保 护环 境 、实 现可 持 续 发 展 已经 成 为世 界 各个 国家 共 同 关心 的 问题 。如今 镁 合 金 已经 成 为 汽车 、航 空 、 电 子等 工业 中不可替代的材料。在航空工业中， 镁 合 金 用 于 制造 飞机 、发 动机 零 件 、 直 升机 变 速箱 、座 舱 架 、发 动机 架 等 部件 。镁 还 用来 制 造笔 记 本 电脑外 壳 、手机 外 壳 、相 机 摄像 机 壳 、 硬盘 部件 、照相 和 光 学仪 器 等 ；镁 及 其合 金 的 应 用 也很 广 。 汽车 工 业 ：离 合器 外 壳 、 变速 器 外 壳 、 变速 器 上盖 、发动 机 罩 盖 、转 向 盘 、座 椅 支 架 、仪 表盘 框 架 、 车 门 内板 、转 向 支架 、 制动 支 架 、气 门支 架等 ，甚 至还 有缸 盖 和缸体 。 ６ ０多种汽 车零 部件 已采用 或正 在开 发应 用镁 合 金 。其 他应 用 ：网球 拍 、轮 椅 、行 李架 等 。
镁及镁合金
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]。
镁合金化成处理工艺
技术参数表
D.溶液配制 : 1.在处理槽中放入约占体积70%的去离子水。 2.在处理槽中加入脱脂粉，使其完全溶解，并搅拌均匀。 3.用去离子水调校溶液体积，搅拌均匀
技术参数表
2、表调 A.管理标准
管理项目
管理基准
总酸度
5～10Pt
处理温度
40~60℃
处理时间
1～3mins
测试频率 1次/2小时 1次/2小时
/
技术参数表
B.溶液特性 : 外观 : 无色透明溶液
C.操作條件 : 1.浓度： JM-210 100mL/L 2.温度 : 40~ 60°C 3.总酸度：5~10 4.时间 : 1～3分钟 5.处理槽 : 聚丙烯 6.加热器 : 不锈钢或铁氟龙加热器 7.过滤 : 建议
技术参数表
E. 分析方法 : 1.试剂 i.0.1mol/l 硫酸溶液 ii.溴酚蓝指示剂 2.分析方法 i.取10mL样品溶液放 250mL锥形瓶中。 ii.加入3~5滴溴酚蓝指示剂,溶液变蓝。 iii.用0.1mol/l硫酸溶液滴定颜色由蓝色变为浅黄色，
此时为滴定终点。 ⅳ.所消耗的0.1mol/l的硫酸的毫升数为碱度的点数。
镁及镁合金
目前，提高镁及其合金的耐蚀性主要有以下几种方法： 1.通过降低镁合金中的“危害元素”铁、镍、铜、钴 等的含量； 2.合金中添加稀土元素，开发耐蚀的新镁合金材料。 3.对镁合金进行表面涂层处理，利用涂层和外界环境 之问形成的屏障，抑制和缓解镁合金材止镁及镁合金最简便有效的方法。为 了确保涂层能附着良好且具有自修复能力，必须在涂 层前进行预处理，使涂层和基体具有较好的附着力。 而化成膜是涂层前预处理的一项重要手段， 可以增 强镁合金表面涂层处理时的附着力
镁及镁合金
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。
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AZ31
AZ61 AZ80 ZM21 LA141 ZK31
3
6.5 8.5
1
1 0.5 2
0.3
0.3 0.3 1 0.2 14 0.6
中强度、可焊、成型性好
高强度、可焊 高强度 中强、成型性、阻尼好 超轻 高强度
1.2 3
ZK61
HK31 HM21 HZ11
6
0.8
0.7 0.8 3.2 2 0.6 0.8
• 在工业金属中是电化学顺序排在最后，具有很高的化学活泼性。
• 耐蚀性低，室温下形成氧化镁薄膜很脆，在潮湿大气、稀释介质
中耐蚀性均比铝合金低，工件需要表面涂层或氧化处理
• 在碱类、石油、液体燃料中有高的耐蚀性
• 具有密排六方点阵结构，滑移系统少，塑性变形能力比铝差 • 高于225℃ 滑移系增加，多数镁合金采用热加工，各向异性明 显，板材采用交叉轧制或者调整成分降低各向异性。 • 镁的弹性模量E小，在外力作用下能产生较大的变形，在冲击载 荷作用下，能吸收较大的冲击力，可制造耐冲击载荷的零件。 • 纯镁的强度不高，大致与铝差不多。
高强度
蠕变性能好 蠕变性能好 蠕变性能好
0.6
三、镁的合金化原理
主要强化手段：固溶强化和时效强化
—些有工业意义的元素与镁形成二元合金时可以分为三类。 • (1) 完全互溶类：Mg-Cd
变形镁合金的发展
• 稀土元素能提高镁合金的耐热性能、抗蠕变性能、耐腐 蚀性能，改善工艺性能，含稀土镁合金的研究是开发新 型镁合金的一个重要方向。
• Mg-Li合金是目前最轻的结构材料，Li加入到一定含量时 可将Mg的密排六方转变为体心立方结构，塑性大幅度提 高。Mg-Li合金可时效强化，具备超塑成形性能。
• 与普通熔铸法相比，快速凝固工程镁合金的抗拉强度、 伸长率、屈服强度、耐蚀性等有了显著的提高
• 镁合金通过成分和工艺的控制，特别是快速凝固镁合金，可 具有超塑成形性能，为镁合金加工困难提供了新的技术途径。
•
镁基合金与陶瓷颗粒有很好的相容性，制成镁基复合材料可 提高镁合金的刚度．降低线胀系数，提高强度、耐磨性和蠕 变抗力等综合性能，增加了镁合金与其他轻质材料的竞争能 力。
第六章 镁及镁合金
一、镁合金特点 二、镁合金的种类与牌号 三、镁的合金化原理 四、铸造镁合金
五、变形镁合金
六、镁合金的新进展
一、镁合金特点
• 纯镁的密度最小，只有1.74g/cm3 ,是工业用金属中最轻的一种
• 比强度、比刚度、抗冲击性较铝合金高，抗震能力强，用于导弹、 卫星、装甲车部件。 • 纯镁熔点650±1℃ ，熔化时极易氧化、燃烧，需用干燥剂覆盖
同பைடு நூலகம்金。
镁合金牌号元素代号
元素代号 A B C D E F G H K L 元素名称 铝 铋 铜 镉 稀土 铁 钙 钍 锆 锂 元素代号 M N P Q R S T W Y Z 元素名称 锰 镍 铅 银 铬 硅 锡 钇 锑 锌
铸造镁合金锭
分九个系列24个牌号（GB/T 19078-2003） MgAlZnMn(AZ)、MgAlMn(AM)、MgAlSi(AS)、MgZnCu(ZC)、 MgZnZr(ZK)、MgZr(K)、MgZnRE(ZE、EZ)、MgREAgZr(QE、EQ)、 MgYREZr(WE)
压铸镁合金发展
压铸镁合金的发展速度很快，其中80％以上是用于汽车工业。其次 是用于3C(Computers、Communications、Consumer elecfronics) 产品，如计算机外壳、手机外壳、电视机壳体和办公用品等
变形镁合金的性能明显优于铸造镁合金
• 镁铸造技术发展，如压铸、流变铸造、触变铸造，镁合金铸造性 能良好，促进了铸造镁合金的发展和应用。 • 必须发展变形镁合金制品——板材、挤压材和锻件，与铸造镁合 金产品相比，其强度、塑性、综合力学性能更好、成本更低、更 能发挥其性能优势。 • 潜在应用领域航空、航天和其他高新技术领域。
• 一些二元和三元镁合金具有很好的非晶形成能力。
生产上的困难：生成MgO绝热，使熔体急剧升温，产生爆炸。
二、我国镁合金的种类与牌号
• 分为铸造合金和变形合金两大类。 • 我国镁合金牌号表示方法：
• 1)纯镁----以Mg加数字的形式表示，数字表示Mg的百分含量。
• 2)镁合金牌号以英文字母加数字再加英文字母的形式表示， • 前面的英文字母是其最主要的合金组成元素代号，其后的数字表 示最主要的合金组成元素的大致含量。最后面的英文字母为标识 代号，用以标识各具体组成元素相异或元素含量有微小差别的不
• 我国原镁产量超过50万吨/年。产能、产量和出口均居世界首位
• 镁当前在工业上的应用大约50％作为铝合金添加元素，用于钢脱 硫和球墨铸铁约18％，用于镁合金压铸件约28％，用作变形镁合 金仅l％左右，其余用作化学元素、金属还原、阳极保护、固体
燃料、烟花等。
Mg的应用发展历史
过去：照明弹
近年：高比强合金，航空航天领域中的应用已成熟。汽车工业是近
十几年的事。90 年代北美汽车上压铸镁合金用量持续增长，达到 15--20%；美国福特公司、通用公司、克莱斯勒公司等用镁合金制
造离合器壳体、主传动箱箱体、高速箱箱体、支架、刹车块、方向
盘、转向柱架、进气岐管等部件，1996年用镁合金量比1992年增加 一倍。国内汽车用镁合金主要为仿制或进口。
1990年海湾战争，战斧式巡航导弹基座材料
6 9 4 3 4
45 45 45 71
0.13 0.25 0.13 -
变形镁合金
分五个系列23个牌号(GB/T 5153-2003) 纯Mg、MgAlZnMn(AZ)、MgMn(M)、MgZnZr(ZK)、MgMnRE(ME)
合金牌号 (美国) M1 名义成分 wt. % Al Zn Mn 1.5 Zr Th Li 可焊、耐蚀、低强度 基本特性
合金 抗拉强度 /MPa 拉伸屈服 /MPa 压缩屈服 /MPa 延伸率 /% 弹性模量 /GPa 耐蚀性/ mg.cm-2.d-1
AM60A,B AS21X1 AS41A,XB AZ91A,B,D A380铝合金
205 240 220 230 325
115 130 150 150 160
115 130 150 165 -