高性能材料——镁合金
镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪？
镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪？镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪呢？什么是镁合金？镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪？接下来，就带你了解一下吧！镁合金由于其比强度高、弹性模量大、散热好、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等特点，现已广泛应用于航空、航天、运输、化工、火箭等领域。
除此之外，镁合金在医疗器械上的应用潜力很大；如果金属镁企业能在加工性能和产品价格上取得突破，那么镁合金也将在LED产业得到广泛应用。
院士说左铁镛院士在今年新材料发展趋势高层论坛中说到：“就镁材料来说，近20年来，我国的镁材料已取得了三个“第一”的好成绩，分别是镁产量第一，镁储量第一和镁出口量第一。
现在我国在上海交通大学和重庆大学分别建立了镁材料研究中心，在山西、陕西等省份形成产业一体化的布局，大大促进了我国镁合金的研究应用。
目前，镁金属与铝金属相比，价格只高出20%，相较之前有大幅度降低，这也能极大的促进镁合金的研究发展和应用。
”那么，镁合金的优势在哪？镁材料的应用在哪呢？1镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一，镁的比重是1.74g/cm3，只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4；镁合金比铝合金轻36%、比锌合金轻73%、比钢轻77%。
镁具有比强度、比刚度高，导热导电性能好,并具有很好的电磁屏蔽、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70%和易于回收等优点。
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。
镁合金的比强度高于铝合金和钢，略低于比强度最高的纤维增强塑料；比刚度与铝合金和钢相当,远高于纤维增强塑料；耐磨性能比低碳钢好得多,已超过压铸铝合金A380；减振性能、磁屏蔽性能远优于铝合金。
镁合金是制造工业中可使用的最轻金属结构材料之一，其性能特点决定了众多的应用优势：一是减轻资源压力，镁合金产品的应用可以缓解铁矿和铝矿资源短缺的压力；二是减轻能源和环境压力，以汽车为例，镁合金大规模应用可降低10%—15%的油耗和排放；三是镁合金产品减震性能优越；四是镁合金能源特性好，在某种程度上可以说有镁就有电；五是镁合金产品可屏蔽电子辐射，可广泛用于手机和电脑外壳……中国有丰富的镁资源（占世界70%以上）和巨大的应用市场，为制造业减重的同时必将提升中国制造业的竞争力。
镁合金研究现状及发展趋势
镁合金研究现状及发展趋势摘要：镁合金作为21世纪的绿色环保工程材料之一，近年来已成为学术界的一个研究热点。
本文主要综述了镁合金的研究进展和应用，介绍了耐热、耐蚀、阻燃和高强高韧等高性能镁合金材料的最新发展。
还介绍了镁合金成型技术的研究成果，最后展望了高性能镁合金的发展前景。
关键词：镁合金；高强高韧；成型技术；应用1.引言镁（Mg）是地球上储量最为丰富的元素之一，在陆地、湖泊和海洋中都广为分布，例如，其在地壳表层金属矿资源中的含量达2.3%，仅次于占8.1%的铝和5%的铁，居第三位；海水中的镁含量达到2.1×1015吨，可以认为是取之不尽、用之不竭的元素[1]。
此外，我国的白云石矿储量、菱镁矿以及原镁的产量位列世界镁资源储量首位[2]。
同时，随着当前钢铁行业中铁矿石等资源的日趋紧张，开发和利用镁作为替代材料是必然的趋势。
被誉为“二十一世纪绿色金属结构工程材料”的镁合金是目前所知金属结构材料中最轻的，与其他同类材料相比，它具有密度小，比强度、比刚度较高，可以回收再利用且机加工性能优异，阻尼减震性好，电磁屏蔽效果佳等一系列优点，因此在交通运输（如汽车、摩托车、自行车等工业）、航空航天、武器装备、计算机通讯和消费电子产品等领域具有广阔的应用前景[3]，但其使用量与铝合金和塑料相比还相当少[4]。
目前，从全球镁合金研发状况看，发展方向如图1所示[5]，我国在镁合金材料的应用研究与产业化方面也己取得重大进展，形成了从高品质镁材料生产到镁合金产品制造的完整产业链，为我国实现由镁资源大国向镁应用强国的跨越奠定了坚实的基础。
图1 镁合金的研发方向[5]Fig. 1 Directions of Mg alloy development2.镁合金的特点及分类通过在纯镁中添加其他化学元素，可显著改善镁的物理、化学和力学性能。
但镁合金同时存在着显著的缺点，下面对镁合金的优缺点进行简要的阐述。
2.1镁合金的优点[6 ~ 8]1）密度小、质量轻。
镁合金材料的制备与应用
镁合金材料的制备与应用随着科技和工业的不断发展，材料科学也在不断地发展和进步。
其中，镁合金材料是一种备受瞩目的高强度、轻质、环保的材料，被广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域。
本文将介绍镁合金材料的制备与应用。
一、镁合金材料的制备镁合金是由镁和其他金属元素合成的合金，具有低密度、高比强度、耐腐蚀性好等特点，常用于制造航空、汽车、电子、医疗等领域的零部件和器件。
镁合金的制备方法多种多样，常见的有以下几种。
1. 真空熔炼法真空熔炼法是一种制备高纯镁合金的方法，主要通过高温真空熔炼将镁和其他金属元素的混合物合成镁合金。
该方法制备的镁合金纯度高、含氧量低、杂质少，但制备过程复杂、成本高。
2. 粉末冶金法粉末冶金法是一种材料制备方法，主要通过高能球磨或化学还原等技术将镁和其他金属元素粉末混合后，在高温高压条件下压制成型。
该方法制备成本低、工艺简单、能够制备出各种形状的材料，但制备周期长、工艺参数难控制。
3. 氮化物反应法氮化物反应法是一种制备高性能镁合金的方法，主要通过将金属镁和氮化物在高温下反应制备成镁氮化物，之后通过还原反应获得镁合金。
该方法制备出的镁合金密度高、强度高、延展性好，但制备过程复杂、成本高，需要使用高温等特殊条件。
二、镁合金材料的应用随着人们对环保和能源消耗的重视，镁合金材料在各个领域中的应用逐步增加。
以下是镁合金材料常见的应用场景。
1. 航空领域航空领域对材料的高强度、轻质、抗疲劳等要求很高，镁合金正是符合这些要求的材料之一。
在飞机、直升机等飞行器的制造过程中，将镁合金用作机身结构材料、发动机外罩、支撑件等，能够大幅度降低整个飞行器的重量，提升飞行器的效率和性能。
2. 汽车领域镁合金也被广泛应用于汽车领域。
在汽车制造过程中，将镁合金用作车身结构材料、发动机散热器、变速器壳体、制动器等部位，能够降低整车重量、提高车辆的燃油效率和动力性能，同时还能减少对环境的污染。
3. 电子领域随着电子设备的不断更新换代，对电子材料的性能要求也在不断提高。
镁合金及稀土镁合金浅析
进入21世纪，随着汽车工业、轨道交通、航空航天和电子产品工业的飞速发展，以及人们对高品质生活的追求，对环保型、轻量化、高性能材料的需求越来越高。
我们都知道：镁是地球上储量最丰富的元素之一，金属镁及镁合金也是目前在工程应用中最轻的金属结构材料。
镁合金具有高的比强度、比刚度，尺寸稳定性高，阻尼减震性能好，机械加工方便，尤其易于回收利用，具有环保特性，被誉为“21 世纪绿色工程金属结构材料”。
因此，在很多传统金属矿产趋于枯竭的今天，加速开发镁合金材料，尤其是稀土镁合金对保持社会可持续发展具有重要的战略意义。
一、镁合金浅析 1.国内镁合金现状 我国是镁资源最丰富的国家，可利用的镁资源占世界贮量的70%，是世界上原镁生产和出口量最大的国家，中国虽然是镁生产大国和出口大国，镁合金材料品种、质量应用及生产装备和环保安全等有了一定的进步，但从整体来看，我国镁及镁合金材料产业的发展水平与工业发达国家相比还有很大镁合金及稀土镁合金浅析文/冀丽安稀土信息·34·2020年第5期·35·Rare Earth Information的差距，特别是基础研究、新合金新材料的研制开发与应用、结构材料的铸造生产和塑性加工技术与装备等方面的工作还比较弱，处于起步阶段。
自2000年以来，我国对镁及镁合金行业的支持力度开始加大。
2001年，科技部正式启动“十五”科技攻关重大专项“镁合金应用开发及产业化”，这是我国在国家层面上首次针对镁材料研发开展的专项支持。
各种形式的产学研用合作联盟和项目得以推进。
国家镁合金材料工程技术研究中心、上海交大轻合金精密成型国家工程研究中心、中科院金属所等镁科研国家队陆续组建并实现实力和能力提升。
目前，中国已经成为全球最主要的镁合金加工产品的生产基地。
2 .国外镁合金现状 国外对于镁及其合金的研究开发较早，到目前镁及其合金材料的开发应用已进入相对比较成熟的阶段，并已达到产业化的工业规模。
镁合金材料牌号标准
镁合金分类依据镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。
其特点是：密度小（1.8g/cm3镁合金左右），比强度高，比弹性模量大，散热好，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。
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。
一般来说，镁合金的分类依据主要有三种，分别为合金化学成分、成型工艺和是否含锆。
工业用镁的纯度可达到99.99%以上，但是纯镁不能用作结构材料。
在纯镁中加入铝、锌、锂、锰、锆和稀土等合金元素可以达到强化纯镁的目的，形成的镁合金具有较高的强度，可以作为结构材料而得到广泛的应用。
常见的镁合金体系一般都含有不止一种合金元素。
但在实际中，为了分析方便，简化和突出合金中主合金元素的作用，可以把镁合金分为Mg-Mn、Mg-Al、Mg-RE、Mg-Th、Mg-Li 和Mg-Ag 等合金系列。
镁的合金元素最常见的合金元素为铝（Al）、锌（Zn）、锰（Mn）。
合金的基本原理如下：铝（Al）添加3-10%时其硬度与强度随添加比例增加。
镁铸件含5～10%Al时对热处理有较佳之响应。
铝元素在镁中的极限固溶度为12.7%，并且随着温度的降低显著减少，室温下的固溶度为2.0%左右，利用其固溶度的明显变化可以对其进行热处理。
铝元素的含量对合金性能影响极大，随着铝元素含量的增加，合金的结晶温度范围变小、流动性变好、晶粒变细、热裂及缩松倾向明显得到改善。
而且随着铝含量的增加，抗拉强度和疲劳强度得到提高。
锰（Mn）添加少量可改善腐蚀抗，对机械性质效应极少。
在镁合金中添加锰可以提高屈服强度，锰通过除去镁合金液中的铁及其他重金属元素，避免产生有害的金属间化合物来提高Mg-Al合金和Mg-Al-Zn合金的抗海水腐蚀能力，在熔炼过程中部分有害的金属间化合物会分离出来。
锌（Zn）最多达3%，可改善强度与盐水腐蚀。
镁合金特性
镁合金的特点1.重量轻——镁合金比重在所有结构用合金中属于轻者，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，减震性是铝的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。
5.镁合金的优缺点及应用
镁合金的优缺点及应用镁合金是以镁为原料的高性能轻型结构材料，比重与塑料相近，刚度、强度不亚于铝，具有较强的抗震、防电磁、导热、导电等优异性能，并且可以全回收无污染。
镁合金质量轻，其密度只有1.7kg/m3，是铝的2/3，钢的1/4，强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷，具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低，具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，非常适合用于汽车的生产中，同时在航空航天、便携电脑、手机、电器、运动器材等领域有着广泛的应用空间。
一、镁合金的优点1、镁合金密度小但强度高、刚性好。
在现有工程用金属中，镁的密度最小，是钢的1/5，锌的1/4，铝的2/3。
普通铸造镁合金和铸造铝合金的刚度相同，因而其比强度明显高于铝合金。
镁合金的刚度随厚度的增加而成立方比增加，故而镁合金制造刚性好的性能对整体构件的设计十分有利。
2、镁合金的韧性好、减震性强。
镁合金在受外力作用时，易产生较大的变形。
但当受冲击载荷时，吸收的能量是铝的1.5倍，因此，很适合应于受冲击的零件—车轮；镁合金有很高的阻尼容量，是避免由于振动、噪音而引起工人疲劳等场合的理想材料。
3、镁合金的热容量低、凝固速度快、压铸性能好。
镁合金是良好的压铸材料，它具有很好的流动性和快速凝固率，能生产表面精细、棱角清晰的零件，并能防止过量收缩以保证尺寸公差。
由于镁合金热容量低，与生产同样的铝合金铸件相比，其生产效率高40%～50%，且铸件尺寸稳定，精度高，表面光洁度好。
4、镁合金具有优良的切削加工性。
镁合金是所有常用金属中较容易加工的材料。
加工时可采用较高的切削速度和廉价的切削刀具，工具消耗低。
而且不需要磨削和抛光，用切削液就可以得到十分光洁的表面。
5、资源丰富。
中国是镁资源大国，菱镁矿、白云石矿和盐湖镁资源等优质炼镁原料在中国的储量十分丰富，为中国的原镁工业及“下游”产业的蓬勃发展和不断进步提供了物质保证。
进入20世纪90年代以来，随着改革开放和市场经济的不断深入发展，中国镁工业也有了突飞猛进的发展。
镁合金材料的性能、成型技术与应用分析
摘要镁合金作为目前工业应用中最轻的金属结构材料，因其强度、比刚度高，良好的电磁屏蔽性能及易于加工、回收等优点，被誉为“21世纪绿色金属工程材料”，并广泛用于汽车、通讯、电子、航空航天等领域。
本文着重探讨了新型镁合金的组织性能、耐腐蚀性能以及成型技术。
分析了不同合金元素的添加，对镁合金的物理性能、化学性能的影响。
介绍镁合金的分类，不同牌号的镁合金，含有哪些不同的合金性能，以及该合金材料的优缺点、实用性和应用领域。
在我国，镁合金加工成形技术主要是压铸成型，在压铸成型中，我们要注意到压铸镁合金材料的性能要求，在压铸过程中的技术参数以及该注意到的问题我们都会详细阐述。
最后展望了镁合金发展和应用的前景，作为21世纪的绿色金属材料，在越来越多的领域中逐步得到应用，所以，镁合金材料的开发、应用研究和高要求、高性能的镁合金材料的开发势在必行。
关键词：镁合金；成型技术；性能；耐腐蚀AbstractMagnesium alloys as the lightest metal structural material for current industrial applications, because of its strength, specific stiffness, good electromagnetic shielding performance and ease of processing, recycling, etc., was known as the "21st century green metallic engineering materials," and widely used in the automotive, communications, electronics, aerospace and other fields.This article focuses on the performance of the new magnesium alloy, corrosion resistance, and molding technology. The effects for the physical and chemical properties of magnesium alloys,which coursed by different alloying elements added,is analysised. Describes the classification and different grades of magnesium alloys, different alloys properties, as well as the advantages and disadvantages of the alloy material, practical, and applications. In China, the forming process of magnesium alloy was mainly the die casting, we have to note that the material properties requirements of magnesium alloy in die-casting , the technical parameters of die casting process and some other issues we will be more noticed . Finally, the future development and application of magnesium alloy is prospected, as the 21st century green metallic materials, and gradually more and more applied , the development of magnesium alloy material, applied research and the development of high demanded,high-performance magnesium alloys materials is imperative.Key Words：Mg-Al-Zn alloys；forming technology；property；corrosion目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1镁及镁合金简介 (1)1.2镁合金的特点 (1)1.3 镁合金的应用 (3)1.3.1镁合金在车辆上的应用 (3)1.3.2镁合金在航空上的应用 (3)1.3.3镁合金在3C产品上的应用 (3)1.3.4镁合金在武器的应用 (4)1.3.5镁合金在其他领域的应用 (4)1.4新型镁合金的研究 (5)第二章实验部分 (7)2.1概述 (7)2.2压铸镁合金体系 (7)2.3压铸用的浇注系统 (8)2.4压铸设备 (9)2.5镁合金的熔炼 (9)2.5.1熔炼设备 (9)2.5.2冷、热室压铸机 (10)2.6镁合金的压铸工艺 (11)2.6.1压铸工艺装置 (11)2.6.2熔体制备 (12)2.6.3压铸工艺 (13)2.6.4熔体熔炼的阻燃保护 (15)2.6.4.1溶剂保护 (15)2.6.4.2气体保护 (16)2.6.4.3合金化阻燃保护 (17)2.6.5压铸过程中的阻燃保护 (18)第三章结果与讨论 (19)3.1镁合金的成份 (19)3.2镁合金的成份对性能的影响 (20)3.2.1镁合金的合金化特点 (20)3.2.2镁合金的物理冶金特性 (21)3.3合金元素的作用 (22)3.3.1铝对镁合金的性能的影响 (23)3.3.2锌元素的作用 (24)3.3.3其他合金元素的作用 (25)第四章镁合金前景与未来发展 (27)4.1镁合金的未来发展前景 (27)4.1.1耐高温性能的改善 (27)4.1.2抗腐蚀性能的提高 (28)4.1.3塑性变形能力的改善 (28)4.1.4镁基复合材料 (28)第五章结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)第一章绪论1.1镁及镁合金简介1774年人们首次发现镁，并以希腊古城Magnesia命名。
铸造镁合金熔炼
汽车工业
汽车工业对轻量化材料的需求越来越 大，镁合金作为一种轻质材料，在汽 车领域的应用前景广阔。
THANKS
感谢观看
在加热过程中，应确保炉温均 匀，避免局部过热，以防止镁 合金在熔化前就发生氧化燃烧。
熔化后的镁合金应保持液态稳 定，以便进行后续的精炼和除 气处理。
镁合金的精炼与除气
为了去除镁合金中的杂质和气体，需要 进行精炼和除气处理。常用的精炼剂包
括氯化物、氟化物和氯氟化物等。
在精炼过程中，应控制精炼剂的加入量 和加入速度，以避免产生大量烟雾和溅 出。同时，应保持熔液的搅拌，以便使
熔炼设备的选择与准备
01
02
03
熔炼炉
根据生产需求选择合适的 熔炼炉，如坩埚式、感应 式等，并确保其完好无损。
炉衬材料
选用合适的耐火材料作为 炉衬，以承受高温和化学 侵蚀，延长熔炼炉的使用 寿命。
设备调试
对熔炼设备进行调试，确 保其正常运行，并符合安 全规范。
安全防护措施的准备
安全操作规程
制定并遵守安全操作规程， 确保操作人员熟悉安全操 作要求。
精炼剂充分混合。
除气是精炼过程中的一个重要环节，可 以通过在熔液中通入惰性气体或加入除 气剂来实现。通入惰性气体可以排出熔 液中的气体，而加入除气剂则可以吸附
熔液中的气体。
镁合金的成分调整与细化组织
根据产品要求，可以对镁合金的成分进行调整，如添加合金 元素、调整元素含量等。成分调整可以提高镁合金的力学性 能和耐腐蚀性。
质量检测与控制
外观检测
对铸造完成的镁合金进行外观检查， 确保表面光滑、无缺陷，尺寸符合要 求。
内部检测
通过X射线、超声波等无损检测方法 对镁合金内部进行检测，以确保无气 孔、夹渣等缺陷。
镁合金塑性变形机理研究进展
镁合金塑性变形机理研究进展一、本文概述镁合金作为一种轻质、高强度的金属材料，在航空航天、汽车制造、电子通讯等领域具有广泛的应用前景。
然而，镁合金在塑性变形过程中面临着诸多挑战，如室温下塑性较差、易产生应力腐蚀等问题，限制了其在实际应用中的性能发挥。
因此，深入研究镁合金的塑性变形机理，对于提升镁合金的综合性能、推动其在更广泛领域的应用具有重要意义。
本文旨在综述镁合金塑性变形机理的研究进展，从镁合金的塑性变形行为、变形过程中的微观组织演变、变形机制及影响因素等方面进行总结和分析。
文章首先简要介绍了镁合金的基本特性及其应用现状，然后重点回顾了近年来镁合金塑性变形机理的相关研究成果，包括塑性变形的微观机制、变形过程中的应力应变行为、合金元素对塑性变形的影响等。
文章对镁合金塑性变形机理的未来研究方向进行了展望，以期为镁合金的进一步研究和应用提供有益的参考。
二、镁合金的塑性变形行为镁合金作为轻质高强度的金属材料，其塑性变形行为一直是材料科学领域的研究热点。
镁合金的塑性变形主要涉及到滑移、孪生以及晶界滑移等多种机制。
这些机制在镁合金的变形过程中相互作用，共同影响着镁合金的力学性能和微观组织演变。
滑移是镁合金塑性变形中最主要的变形机制。
镁合金中的滑移系主要包括基面滑移、柱面滑移和锥面滑移。
其中，基面滑移是最容易激活的滑移系，但由于其滑移方向的限制，通常不能完全协调镁合金的宏观变形。
柱面滑移和锥面滑移的激活则需要更高的临界剪切应力，但在高温或变形量较大时，这些滑移系也能被有效激活，从而改善镁合金的塑性变形能力。
孪生在镁合金塑性变形中也扮演着重要角色。
特别是在低温和高应变速率下，孪生成为镁合金的主要变形机制。
孪生不仅能够协调镁合金的宏观变形，还能细化晶粒，提高镁合金的强度和韧性。
然而，孪生也会引入新的织构，影响镁合金的后续变形行为。
除了滑移和孪生外，晶界滑移也是镁合金塑性变形中不可忽视的变形机制。
晶界滑移能够协调不同晶粒间的变形，使得镁合金在宏观上表现出良好的塑性。
镁合金的优缺点与应用
镁合金的优缺点及应用镁合金是以镁为原料的高性能轻型结构材料，比重与塑料相近，刚度、强度不亚于铝，具有较强的抗震、防电磁、导热、导电等优异性能，并且可以全回收无污染。
镁合金质量轻，其密度只有1.7 kg/m3，是铝的2/3，钢的1/4，强度高于铝合金和钢，比刚度接近铝合金和钢，能够承受一定的负荷，具有良好的铸造性和尺寸稳定性，容易加工，废品率低，具有良好的阻尼系数，减振量大于铝合金和铸铁，非常适合用于汽车的生产中，同时在航空航天、便携电脑、手机、电器、运动器材等领域有着广泛的应用空间。
、镁合金的优点1、镁合金密度小但强度高、刚性好。
在现有工程用金属中，镁的密度最小，是钢的1/5，锌的1/4，铝的2/3。
普通铸造镁合金和铸造铝合金的刚度相同，因而其比强度明显高于铝合金。
镁合金的刚度随厚度的增加而成立方比增加，故而镁合金制造刚性好的性能对整体构件的设计十分有利。
2、镁合金的韧性好、减震性强。
镁合金在受外力作用时，易产生较大的变形。
但当受冲击载荷时，吸收的能量是铝的1.5倍，因此, 很适合应于受冲击的零件一车轮；镁合金有很高的阻尼容量，是避免由于振动、噪音而引起工人疲劳等场合的理想材料。
3、镁合金的热容量低、凝固速度快、压铸性能好。
镁合金是良好的压铸材料，它具有很好的流动性和快速凝固率，能生产表面精细、棱角清晰的零件，并能防止过量收缩以保证尺寸公差。
由于镁合金热容量低，与生产同样的铝合金铸件相比，其生产效率高40% ~ 50% ,且铸件尺寸稳定，精度高，表面光洁度好。
4、镁合金具有优良的切削加工性。
镁合金是所有常用金属中较容易加工的材料。
加工时可采用较高的切削速度和廉价的切削刀具工具消耗低。
而且不需要磨削和抛光，用切削液就可以得到十分光洁的表面。
5、资源丰富。
中国是镁资源大国，菱镁矿、白云石矿和盐湖镁资源等优质炼镁原料在中国的储量十分丰富，为中国的原镁工业及下游”产业的蓬勃发展和不断进步提供了物质保证。
《镁及镁合金》课件
金属型铸造
利用金属模具进行铸造， 适用于大批量生产。
压力铸造
利用高压将液态或半液态 金属注入模具，适用于精 密铸造。
镁及镁合金的加工工艺
轧制
锻造
通过轧机将镁及镁合金加工成板材、 棒材等。
通过锻造机将镁及镁合金加工成各种 形状的零件。
挤压
通过挤压机将镁及镁合金加工成管材 、棒材等。
2023
PART 03
汽车工业领域
镁合金在汽车工业中广泛应用，如发动机零件、车轮和座椅框架等。
电子产品领域
由于镁合金具有良好的电磁屏蔽性能和轻量化效果，在电子产品领域 中广泛应用于外壳、支架和散热器等部件。
其他领域
镁合金还应用于医疗器械、体育用品、军事装备等领域。
2023
PART 02
镁及镁合金的生产工艺
REPORTING
镁及镁合金的性能特点
REPORTING
镁及镁合金的物理性能
密度低
镁的密度大约为1.738g/cm³，是 铝的2/3，钢的1/4，具有良好的 轻量化效果。
热导率高
镁的热导率较高，为201W/m·K ，具有良好的热传导性。
热膨胀系数小
镁的热膨胀系数为25.8×10^6/℃左右，与铝的热膨胀系数相 近，因此镁合金与铝、钢等材料 连接时热匹配性好。
高性能合金
研究开发具有优异力学性能、耐腐蚀性能和高温性能的新型镁合金 ，满足航空航天、汽车等领域的高端需求。
功能型合金
探索具有特殊功能的新型镁合金，如磁性、光学性能等，拓展其在 电子、通信等领域的应用。
生物相容性镁合金
发展具有良好生物相容性的镁合金，用于医疗器械和生物植入材料等 领域。
扩大镁及镁合金的应用领域
镁合金
镁及镁合金认知报告一、镁及镁合金的概述镁的元素符号为Mg,原子序数12，元素周期表中ⅡA族碱土金属元素，电子轨道分布1s2 2s2 2p6 3s2，其相对原子质量为24.3050。
纯镁具有金属色泽，呈亮白色，标准大气压下纯镁为密排六方结构，无同素异构转变。
镁是地壳中最丰富的元素之一，约占地壳组成的25%。
镁是常用金属结构材料中最轻的一种，其熔点为650℃，与铝熔点差不多，但密度是铝的2/3，为1.738g/cm3。
但是纯镁的力学性能很差，化学活性很强，电极电位很低，抗蚀性较差，由于具有以上缺点，镁至今还未成为可以大规模使用的结构材料。
镁与一些金属元素如铝、锌、锰、稀土、锆、银和铈等合金化后得到的高强度轻质合金称为镁合金。
镁合金的密度通常为 1.75-1.85 g/cm3，在现在的金属材料中最小，约为铝的64%，钢的23%，而其铸件的比强度和疲劳强度均比铸铝合金高，此外，镁合金的弹性模量较低，在弹性范围内承受冲击载荷时，所吸收的能量比铝高50%左右，可制造承受猛烈冲击的零部件。
镁合金阻尼性能好，适合于制备抗震零部件。
同时，镁合金具有优良的切削加工性能，切削速度大大高于其他金属。
镁合金还具有优良的铸造性能，可以用几乎所有铸造工艺来铸造成形。
正因为以上优点，镁合金在汽车、电子、电器、航空航天、国防军工、交通等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。
但是，由于受材料制备、加工技术、抗腐蚀能力、抗蠕变性能以及价格因素的影响，目前镁合金的应用量远远落后于钢铁和镁合金。
二、镁合金的基本概念1.镁合金的分类一般来说镁合金的分类依据有三种：合金化学成分，成形工艺和是否含锆。
按化学成分，镁合金主要划分为Mg-Al、Mg-Mn、Mg-Zn等二元，以及Mg-Al-Zn、Mg-Al-Mn等三元系及其他多组分系镁合金。
按成形工艺，镁合金可划分为铸造镁合金和变形镁合金，两者在成分、组织性能上存在很多差异。
铝、锆为镁合金中的主要合金化元素。
镁合金的应用于发展前景（3）
镁合金的应用于发展前景（3）镁合金的应用于发展前景上述添加的合金元素是由原予半径比镁大或比镁小的元素构成，而且合金元素问的混合焓比与作为溶剂原子镁的混合焓具有更大的负值。
上述研究结果有助于今后高强、耐热镁合金的开发。
三．制造技术的开发1．熔融、铸造用阻燃气体压铸是一种可一体化成形薄壁复杂零件的低成本加工方法，适用于汽车、两轮车等的零部件制造。
以前，镁合金熔融、压铸用的阻燃气体采用的是地球暖化系数高达22200的SF。
气体，但最近开发出了很多替代气体。
其中包括曰本开发的阻燃效果好、使用方便、地球暖化系数仅为9的OHFC-1234ze气体。
日本已有10家以上的镁合金公司采用这种气体。
从而减少了镁合金熔融、铸造工艺对环境的影响。
2．连铸技术为扩大变形镁合金的应用范围，需要建立稳定的优质原料供应体系。
因此，必须开发镁合金的连续铸造技术。
最近已经可以像铝合金那样，利用绝热铸模的半连续铸造技术，开发出表面质量优异的镁合金坯料和板坯。
3．加工技术随着镁合金半连续铸造技术的确立，确保质量稳定的挤压技术也在逐步形成。
镁合金挤压材在挤压方向进行拉伸和压缩时，不同方向由材料结构导致的变形机理的差异，使材料强度，特别是屈服强度呈现各向异性。
今后希望能够确立使各向异性得到改善的最佳挤压条件。
另外，由于半连续铸造使材料的组织得到细化，使得铸件可不经过挤压而直接用伺服压力机进行锻造。
锻造初始阶段加工速度比较低，促进动态再结晶，然后再进行高速锻造，这样可生产出形状复杂的锻件，并获得良好的机械性能。
随着镁合金轧制技术的提高，现在己可生产质量稳定的薄板及50Bm左右的箔材。
四．应用新动向l_压铸件的应用镁合金压铸件已应用于汽车零部件，包括方向盘、薄板车架、仪表盘及有耐热性能要求的油盘、传动箱等。
但目前主要用于高级车，今后随着成本降低有望被普通汽车采用。
已有的铝合金超高真空压铸技术最近应用于镁合金的压铸，批量生产出了两轮车用后车架。
镁合金材料在航空航天领域的应用研究
镁合金材料在航空航天领域的应用研究一、引言随着航空航天技术的不断发展，材料科学的研究也逐步得到了重视。
在航空航天领域中，要求材料具有高强度、高刚性、轻质化等特点，而镁合金正是具有这些优势的材料之一。
近年来，随着镁合金材料的生产工艺和性能的不断提高，其在航空航天领域的应用也越来越广泛。
本文将从材料特点、制备技术以及应用研究等方面对镁合金材料在航空航天领域的应用进行探讨。
二、材料特点镁合金是一种轻质金属材料，具有密度低、强度高、模量大、导热性好、易于加工等特点，是一种优秀的结构材料。
其中，高性能镁合金是指强度高、韧性好、耐蚀性强的镁合金。
由于镁元素具有良好的稳定性和低比重，因此镁合金具有相对较高的比强度和刚性。
在航空航天领域中，飞机和航天器的重量是一个极为重要的指标。
随着飞行高度和速度的不断提高，对机身、部件以及飞行器的轻量化和强度要求也越来越高。
而镁合金因其轻量、强度高的特性，被视为替代钢、铝合金的重要材料之一。
三、制备技术镁合金的制备技术主要包括熔融、超塑性成形、粉末冶金、化学沉积等。
其中，熔融法是制备高性能镁合金的主要方法，可以生产出高成分纯度、良好的晶体结构的合金。
熔融法主要包括真空熔炼法、气氛熔炼法、电渣熔炼法等。
由于镁合金具有较高的反应活性，易于与氧化物、水蒸气、二氧化碳等气体化学反应，因此在制备过程中需要严格控制熔体成分和冷却速率，以保证镁合金的质量。
此外，超塑性成形也是镁合金制备的重要技术，通过调节成形温度和应变速率，可以得到优异的力学性能。
四、应用研究镁合金在航空航天领域的应用主要体现在以下几个方面：（一）航空器制造在航空器制造中，镁合金可以用来制作舱壁、楼层、座椅、展板、行李架等结构部件。
尤其是在短距起降的区域客机的制造中，由于需要快速上下客，舱内部件的重量和强度是非常重要的指标，因此镁合金得到了广泛的应用。
例如，波音公司的737系列客机就是使用镁合金制作部件的，其中最显著的是座椅支架和展板。
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重；镀层中多数含有重金属元素，增加了回
收的难度与成本。由于镁基体的特性，对结
合力还需要改善。
激光处理
•
激光处理主要有激光表面热处理和
激光表面合金化两种。
•
激光表面热处理又称为激光退火，
实际上是一种表面快速凝固处理方式。
而激光表面合金化是一种基于激光表面
热处理的新技术。激光表面合金化能获
得不同硬度的合金层，具有冶金结合的
部分是未氧化的镁和镁合金。由于金属镁属一级遇湿易燃品,着火点及
最小引燃能量低,加之切屑薄而小,比表面积大,因此高温环境下在空气
中极易燃烧。
• 高速切削时会产生高温,引燃镁屑。机械加工时,为充分发挥刀具的 切削性能,提高生产效率和工件质量,一般要求较高的切削速度。而高 速度的切削往往会使金属切屑的温度高达700°C~ 1 000°C,当缺乏 冷却液的有效供应时,高温将足以引燃镁屑起火。
镀Zn-Ni镀层组合，约35μm厚的镀层经钝化
后可承受800-1000h的中性盐雾腐蚀。也有
人采用化学镀镍作为底层，再用直流电镀镍
能得到微晶镍镀层，平均结晶颗粒大小为
40nm，因晶粒的细化而使镀层孔隙率大大降
低，结构更致密。
•
电镀或化学镀是同时获得优越耐蚀性和
电学、电磁学和装饰性能的表面处理方法。
缺点是前处理中的Cr、F及镀液对环境污染严
镁合金铸件中的圆形气 泡和梨形气泡常分布在 铸件的表面或靠铸型的 一面，或者靠型芯的一 面，有时也分布在铸件 出气冒口的部位
化学转化处理
阳极氧化
•
镁合金的化学转化膜按溶液可分为：铬
•
阳极氧化可得到比化学转化更好的耐磨
酸盐系、有机酸系、磷酸盐系、KMnO4系、
损、耐腐蚀的涂料基底涂层，并兼有良好的
稀土元素系和锡酸盐系等。
•
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。
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
理成本较高，开发无铬转化处理势在必行。
均匀分布，使形成的氧化膜有很好的致密性
等有害离子的工艺。化学转化膜多孔的结构
和完整性。
在镀前的活化中表现出很好的吸附性，并能 改镀镍层的结合力与耐蚀性。
•
一般认为氧化膜中存在的孔隙是影响镁
合金耐蚀性能的主要因素。研究发现通过向
•
有机酸系处理所获得的转化膜能同时具
阳极氧化溶液中加入适量的硅-铝溶胶成分，
•
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。
•
•
航天上的应用
在航天的应用
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。镁合金在 潮湿空气中容易氧化和腐蚀，因此 零件使用前，表面需要经过化学处 理或涂漆。德国首先生产并在飞机 上使用含铝的镁合金。镁合金具有 较高的抗振能力，在受冲击载荷时 能吸收较大的能量，还有良好的吸 热性能，因而是制造飞机轮毂的理 想材料。镁合金在汽油、煤油和润 滑油中很稳定，适于制造发动机齿 轮机匣、油泵和油管，又因在旋转 和往复运动中产生的惯性力较小而 被用来制造摇臂、襟翼、舱门和舵 面等活动零件。民用机和军用飞机、 尤其是轰炸机广泛使用镁合金制品。
的 方 法
化 电 解
液
镁 合 金
构
及件
其
应
用
保机材合
护 的 方 法
、 高 强
金
产 品
度
镁
合
金
及
其
制
材镁镁艺及窗的组法均
合合 其及应
匀
金金 熔其用
化
制雕 炼型
热
品刻 铸材
处
及板 造方
理
其
工面
方
制
艺的
法
造
应
方
用
法
备
方
法
镁合金切削工艺的火灾危险性
•
镁屑性质活泼,高温下极易燃烧。镁合金切削过程中,镁屑切口处大
能提高熔覆层的致密性和完整性。
•
激光处理能处理复杂几何形状的表
面，但镁合金在激光处理时易发生氧化、
蒸发和产生汽化、气孔以及热应力等问
题，设计正确的处理工艺至关重要。
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镁一一镁镁镁镁一镁铝披铝铝高镁镁耐镁镁镁镁铝
合种种及合合合种合镁覆镁镁耐合合热合合合合、
金镁用镁金金金镁金合有合合腐金金阻金金金金镁
薄合于合的表表合专金色金金蚀的锻燃在在加的合
壁金制金表面面金用电彩电电性熔造压制喷工表金
铸粒备环面处处熔水缆薄缆缆表炼成铸做灌专面的
造的镁保处理理炼平桥膜桥桥面方型镁合设用处固
的制合型理方工阻连架的架架处法新合金备模理溶
---
压备金阳方法艺燃铸型镁 型理 工金门上具方或
铸方锭极法
方法料氧及
法
及 其 产 品
电镀工序。
•
在硬盘驱动器的读出装置等的振动源附近的零件上使用
镁合金。若在风扇的风叶上使用镁合金，可减小振动达到低
骚音。此外，为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量
化，在方向盘和坐椅上使用镁合金。
• 然而，近年来镁合金的应用 广泛性仍远不如铝合金，究 其原因主要是目前的镁合金 还存在着显著的缺点：①绝 对强度仍然偏低，尤其是高 温 学性能较差，当温度升高 时，它的强度和抗蠕变性能 往往大幅度下降；②室温塑 性低、变形加工能力较差； ③化学活性高、易于氧化燃 烧、使其熔炼加工困难；④ 抗腐蚀性差，缺乏有效和积 极的腐蚀防护途径。因此， 发展高性能镁合金及其成形 加工技术等是最近若干年镁 合金研究的重要课题。
•
虽然镁合金的导热系数不及铝合金，但是，比塑料高出
数十倍，因此，镁合金用于电器产品上，可有效地将内部的
热散发到外面。
•
在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上
使用镁合金。电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。
•
电磁波屏蔽性:镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀
屏蔽膜的效果好，因此，使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的
• 随着全球范同内的能源、资源紧缺以及各国对环境保护的日益 重视，航空航天、信息产业和国防军工等国民经济支柱产业的 快速发展，对高比强度、高比刚度等高性能结构材料的需求与 日俱增，高性能轻量化镁合金 必然会得刮越来越广泛的关注、 研究和使用。所以，我们需要整合高校、科研院所的基础研究 优势与企业的产品研发优势，以市场需求为牵引，尽快开发高 效、实 用、经济的镁合金加工新技术，占据国际镁资源技术一 体化优势，推动我国镁产业的蓬勃发展。
人类健康。近年来研究开发的环保型工艺所
镁合金在KMnO4溶液中处理可得到无定型组
获得的氧化膜耐腐蚀等性能较经典工艺
织的化学转化膜，耐蚀性与铬酸盐膜相当。
Dow17和HAE有大程度的镁合金化
性来源于阳极氧化后Al、Si等元素在其表面
学镀镍的前处理，取代传统的含Cr、F或CN
杂工件上难以得到均匀的氧化膜层。
金属涂层
•
一般采用化学转化膜法先浸锌或锰等，再
镀铜，然后再进行其它电镀或化学镀处理，
以增加镀层的结合力。镁合金电镀层有Zn、
Ni、Cu-Ni-Cr、Zn-Ni等涂层，化学镀层主要
是Ni-P、Ni-W-P等镀层。
•
单一化学镀镍层有时不足以很好地保护
镁合金。有研究通过将化学镀Ni层与碱性电
界面。利用激光辐照源的熔覆作用在高
纯镁合金上还可制得单层和多层合金化
层。
•
采用宽带激光在镁合金表面制备
Cu-Zr-Al合金熔覆涂层时，由于涂层中
形成的多种金属间化合物的增强作用，
使合金涂层具有高的硬度、弹性模量、
耐磨性和耐蚀性。而由于稀土元素Nd的
存在，在经过激光快速熔凝处理之后得
到的激光多层涂敷，晶粒得到明显细化，
装备学院 石峰
0911010224
镁合金简介
• 镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合 金。其特点是：密度小（1.8g/cm3镁合金左 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。
备腐蚀保护和光学、电子学等综合性能，在
一定程度上能改善氧化膜层厚度、致密度，