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   首页 → 综合知识 → 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，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开初被称为“土”氧，故这三个元素被称为碱土金属。镁，铍，和镭既然与钙，锶钡同属于族，于是也被称为碱土金属。
（一）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/cm3）(20℃)如下：
    AL Mg Ti Fe Cu
    2.70 1.74 4.51 7.87 8.96
    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 1.6g·cm-3.某些超轻型镁.锂合金密度甚至低于1,比水还轻.镁得镁和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同(～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.
    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.又被用于制造燃烧弹,点燃战区的物资装备,杀伤对方有生力量.人们还利用镁的这一特点,将镁粉、铝粉和其它原料制成烟花.每当节庆的夜晚,随着阵阵悦耳响声,人们可以看到”嫦娥奔月””天女散花”……各种形色的烟花在夜空飞舞,多彩多姿,给人们带来极大的欢乐.顺便提一下,镁的这种”牺牲自我””乐于助人”精神处处可见.例如它仗着活泼的电化学性质做了牺牲自我的阳极,保护着其它的金属和设备.它又作为原电池阳极,耗尽了自己,照亮了他人.
由于化学活泼性高,金属镁是耐腐蚀性能最差的金属之一.在酸性、中性和弱碱性溶液中它都会受到腐蚀而变成Mg2+离子.各种类型大气均会对镁产生程度不同的腐蚀作用.在干燥的空气中,它的表面上形成一层暗淡的的疏松多孔氧化膜,在潮湿大气中,生成的产物组成大致为Mgco3·3H2O+Mgso4·7H2o+Mg(OH)2.大气湿度增加,工为地区和海洋环境的大气中所含的二氧化硫和氯化物等物质,能加重镁的腐蚀.镁中氯化物杂质及铁杂质也会加速镁的腐蚀.因此,工业生产的镁锭必须镀膜钝化,涂油及以蜡纸包覆.
    镁是地壳中分布最广的元素之一,占地壳重量的2.77%,为第四个最丰富的金属元素(位于Al、Fe、Ca)之后.在自然界中镁只能以化合物的形态存在.在已知的1500多种矿物中,含镁矿物的有200多种,主要为碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐、氧化物.海洋及盐湖中的镁比陆地上更多,是镁的主要来源.海水中含有10多种元素,镁的含量排第三,位居Na、K之后.海水中含镁0.13%每立方千米海水中有130万t镁,相当于世界镁年消耗量的4倍(见表2.8)盐湖水的镁浓度比海水更高.以东以色列、约旦之间的”死海”(实为另一内陆湖),受到千万干旱气候的造化,湖水极浓,含镁竟高达4%.仅此一处的镁,就能满足全世界2.2万年的需要.
    镁工业生产的原镁,各国际标准略有不同.此国际化标准化组织的牌号及成份如表3.1所列.表3.1 国际标准化组织镁牌号和化学成份

名称	牌号	杂质含量/(%),(不大于)
		AL Mn Zn Si Cu Fe Ni 其它 杂质
一般用途的 重熔用镁锭	Mg－99.8	0.05 0.1 － 0.05 0.02 0.05 0.002 略 0.02
	Mg－99.95	0.01 0.01 0.01 0.01 0.005 0.003 0.001 略 0.05
特殊用途的 重溶用镁锭	Mg－99.98	0.004 0.004 0.005 0.005 0.0005 0.002 0.0005 略 0.02

(2)镁合金
纯镁不适合做结构材料.作为结构材料应用的镁主要是镁合金和铝－镁合金.全世界约有千种铝合金牌号,若按化学成份归类的话,约为300多种.这300多种铝合金几乎都含有镁,其中以镁作为主要添加剂的铝－镁合金(镁含量最高为10.5%)约为40种.全世界各国镁合金品牌共有200多种,这些品牌按化学成份可归为30多种.共中变形镁合金黄色10多种,铸造镁合金20多种,铸造镁合金主要有以下3个体系.
1) 镁－铝合金.这种合金自第一次世界大战被德国使用以来,成了最广泛使用的铸造镁合金的基础.大部份含有8%～9%的铝及少量的锌(使拉伸性能有某些提高)和锰(改善抗蚀性)
2) 镁－铝－锌合金.镁－铝合金中加锌会产生一定的强化作用,其中高含锌量的合金具有很吸引人的压铸特性.如Mg－8AL－8ZN,具有足够大的流动性.,可用于压铸件,而且流动性和抗蚀性超过传统铝－锌合金.
3) 含锆镁合金.锆能细化晶粒,改善镁合金的拉伸性能,提高镁合金蠕变能力,以满足航空和航天工业的需要.属于这一系列的合金有镁－锌－锆合金,镁－稀土－锌－锆合金,以及镁－钍系为基和镁－银系为基的含ZR合金.这种含稀土金属和或含钍的合金都可焊.钍也能改善铸造性能.银可以进一步提高拉伸性能.一些铸造镁合金的性能示于表3.2.
镁是立方晶格的金属,可以承受的形变量有限(特别是在低温下).其变形材料主要在300～500℃温度范围内通过挤压、轧制和压力锻造进行生产.变形合金可以按照它们是否含锆而分成两类.按照变形产品种类可分为三类:1薄板和厚板轧制金.如AZ31(Mg-Al-Z系),ZM21(Mg-Zn-Mn系)和ZE10(Mg-Zn-RE系),这三种合金都可焊,后两种强度较低.LA141A(Mg-Li-Al)等也属这一类,前面已作详细介绍.属于这一类的还有含钍的HK31(Mg-Th-Zr系)以及随后研制的HM21(Mg-Th-Mn等),它们的高温强度更高.2挤压合金.这类合金含铝量大多在1%～8%之间.
表3.2 某些铸造镁合金的名义成分和性能

ASTM	名义成份								拉伸性能
标示	AL	Zn	Mn						屈服能力 60.2/Mpa	拉伸强度 6b/Mpa	伸长率 δ/(%)
Az63	6	3	0.3						75-110	180-230	2-4
Az81	8	0.5	0.3	80	140	3			80	220	7
Az91	9.5	0.5	0.3						80-120	95-230	2-4
Zk51		4.5		0.7					140	235	5
Zk61		6		0.7					175	275	5
ZE41		4.2		0.7	1.3				135	180	2
Ze33		2.7		0.7	3.2				95	140	3
HK31				0.7			3.2		90	185	4
HZ32		2.2		0.7			3.2		90	185	4
OE22				0.7		2.5		2.5	185	240	2
QH21				0.7		1	1	2.5	185	240	2

AZ81(Mg－Al－Zn－Mn系)具有最高的高温强度.ZK61(Mg－Zn－Zr系)室温强度最高.含钍合金HK31和HM21也可归人这一类,它们在高温下(350℃)能抗蠕变.3.锻造合金.变形镁合金中锻件占一小部份,一般用于那些要求重量轻但强度比铸件高的复杂形状.室温使用的锻件倾向于用强度较高的AZ80(MG－AL－ZN系)或ZK60(MG－ZN－ZR)来制造,高温使用的用HK31或ZK(MG－ZN－ZR系)来制造,高温使用的用HK31或HM21制造.某些变形镁合金的名义成分及性能列于表3.3.
    表3.3 某些变形镁合金的名义成分和性能

ASTM	名义成份							拉伸性能
标示	AL	Zn	Mn	Zr	Th	Li		屈服能力 60.2/Mpa	拉伸强度 6b/Mpa	伸长率 δ/(%)
M1			1.5					70-130	200-230	4
AZ31	3	1	0.3					105-160	200-250	4-11
AZ61	6.5	1	0.3					180-160	260-275	7
AZ80	8.5	0.5	0.2					200	290	6
ZM21		2	1					120-165	200-240	6-11
LA141	1.2		0.15(min)				14	95	115	10
ZK31		3		0.6				210	295	8
ZK61		6		0.8				210-240	275-305	4-7
ZK31				0.7	3.2			170-180	230-225	4
HM21			0.8		2	2.5		135-180	215-225	3-6
HZ11		0.6		0.6	0.8	1		120-130	215-230	6-7

镁合金都具有密度小的特点，特别是某些镁-锂合金(见前)，密度甚至低于1。美英俄等国正在研制含钇镁合金。一种Mg-8.5Y-1.25Zn-0.5Zr合金,其密度小于1.9g/cm3 ，抗拉强密度420Mpa，0.2%屈服强度360Mpa，比现有任何一种变形镁合金的都高，同高强度铝合金强度相当。

好东西，谢谢共享~这是最前沿的资料么？

这篇文章很好,很适用,对镁的讲述很详细,对我的帮助很大谢谢

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