国外镁及镁合金的应用研究现状与前景 2005-12-28
镁合金在生物医用材料领域的研究应用与发展
镁合金在生物医用材料领域的研究应用与发展摘要：镁基合金具有较高的强韧性和加工性能以及较好的生物相容性，目前集中于骨固定材料、多孔骨修复材料、牙种植材料、口腔修复材料以及心血管支架方面的研究。
但镁基合金在人体体液环境下的腐蚀性过快是很大难题，采用适宜的改性方法不仅可以提高镁基合金的耐腐蚀性能，降低其生物降解速率，而且可以进一步提高其力学性能和表面生物活性，进而才能推动镁基合金医用材料的开发及应用。
关键词：镁合金生物相容性骨骼医用材料血管支架正文：生物医用材料是人们最早应用的医用材料之一，也是目前全世界应用最多、最广的医用材料。
而在社会发展的今天，金属材料单一特性不能满足医用需求，人们也越来越意识到多种材料符合取长的发展前景可观，而如何开发新型合金材料，如何能对医用金属材料进行特定的表面改性，是医用材料方面一直关注并努力的方向[1]。
目前临床应用的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金、钛合金、医用贵金属、医用形状记忆合金、纯金属钽、铌、锆等。
关于镁及镁合金的医用研究可追溯至1907年，但后来由于镁的耐腐蚀性差而被搁置。
近几年，随着加工方法及表面处理技术等的发展和成熟，镁合金的耐腐蚀性和力学性能得到很大提高，部分研究者又进一步开展镁合金医用材料研究。
1.镁基合金的医用研究1.1.骨固定材料目前，广泛应用于骨板、骨钉的生物医用材料主要是钛及钛合金、不锈钢及聚乳酸等。
但是，这些材料都存在一定的局限性。
钛及钛合金、不锈钢等金属材料会发生应力遮挡效应，即将金属材料植入人体后，因其与人骨材料的弹性模量不匹配产生的人骨受力被遮挡效应[2]，会使骨骼强度降低、愈合迟缓。
而聚乳酸等高分子材料力学性能差，很难承受较大的负重。
因此，需要发展新的骨固定材料，即既要有类似于人骨的力学性能，又要有良好的生物相容性，并且不产生毒性。
研究表明镁及镁合金有可能作为新的骨固定材料，因为镁及镁合金有高的比强度和比刚度[3]（如表1），纯镁的比强度为133GPa／(g／cm3)，而超高强度镁合金的比强度已达到480 GPa／(g／cm3)，比Ti6A14V的比强度(260 GPa／(g／cm3))高出近1倍。
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。
镁合金研究现状及发展趋势
镁合金研究现状及发展趋势镁合金是一种具有很高应用潜力的轻金属材料，具有低密度、高比强度、良好的机械性能以及优异的导热性能等特点，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
本文将对镁合金研究现状及发展趋势进行分析。
镁合金的研究现状主要表现在以下几个方面：首先，镁合金的合金化研究得到了广泛关注。
镁合金的低强度和低塑性是其在一些领域应用受限的主要原因，因此对镁合金进行合金化改性成为研究的重点。
通过添加合适的合金元素，如锌、铝、锆等，可以有效提高镁合金的强度和塑性，提高其综合性能。
其次，镁合金的热处理研究逐渐深入。
热处理是改变镁合金微观组织和提高其力学性能的重要方法。
目前，研究者们对镁合金的时效处理、固溶处理、稳定化处理等进行了广泛研究，并通过优化热处理工艺，提高了镁合金的强度、塑性和耐腐蚀性能。
此外，镁合金的表面处理研究也受到了广泛关注。
镁合金的表面活性、氧化倾向性和易腐蚀性是其应用受限的主要障碍。
目前，研究者们通过电化学氧化、化学镀、溶液渗硅等方法，改善了镁合金的表面性能，并提高了其耐腐蚀性、耐磨损性以及附着力等性能。
镁合金的发展趋势主要有以下几个方面：首先，镁合金的含量逐渐增加。
由于镁合金的低密度和良好的机械性能，具有很高的轻量化潜力，因此将镁合金应用于航空、汽车等领域，可以有效减轻重量，提高能源利用效率。
其次，镁合金的合金化方法将更加多样化。
目前的镁合金大多采用铸造方法制备，但铸造合金化有一定的局限性，不能满足特殊应用的需求。
因此，未来的研究重点将更加注重新型合金制备方法，如粉末冶金、堆积成形、等离子体喷涂等。
此外，镁合金的结构设计将更加系统化。
随着对镁合金研究的深入，研究者们发现材料的微观组织和结构对其性能具有重要影响。
因此，在今后的研究中，将更加注重镁合金的晶粒尺寸、晶界结构和取向等方面的设计和控制，以进一步提高材料的性能。
综上所述，镁合金的研究现状正朝着合金化、热处理和表面处理等方向深入发展，未来的发展趋势将更加注重轻量化、多样化的合金化方法以及系统化的结构设计。
镁合金材料的应用及研发现状分析
镁合金材料的应用及研发现状分析摘要近年来建筑材料领域不断涌现新技术、新工艺，镁合金作为其中的一种，有着广阔的市场应用前景。
本文对镁合金材料的特性及应用领域进行了介绍，进而阐述了其工艺特点，在此基础上就镁合金材料的研发现状进行了探讨与分析。
关键词镁合金；应用现状；新材料随着科技水平的不断提高，在建筑行业各种新技术、新材料得以应用。
在金属材料方面，镁合金材料得到了广泛的应用，从近年来的发展趋势来看，将是未来金属材料发展的优先选择。
随着工艺水平和加工技术的不断成熟与完善，镁合金材料铸造方式也呈现出多样性特点。
不过总体来说还存在很大的提高空间。
1 镁合金材料的特性及应用从当前镁合金材料的应用情况来看，因具有密度小，比强度、比刚度高，机加工性能优良，减振性优异等一系列优点，使其应用范围十分广泛。
与铝合金一样镁合金也可以再融解精炼，因此具有高度的可回收性。
在当前倡导节能与环保的时代背景下，镁合金受到工业界的重视与青睐。
从镁合金的成分结构来看，由于其结晶构造属于最密六方格子（HCP），具有异方向性，因此在对镁合金材料进行加工生产中，对加工温度、加工速度、加工量的控制都要求十分严格。
这样有利于在对镁合金材料进行成形加工时，最大限度地避免其机械性质易受金属流动的影响。
镁合金制件在当前各工业领域、建筑行业等领域得到了广泛应用，主要是由于其成品是现有最轻的实用金属之一，而且还体现出以下应用优势：比强度优越，切削性良好（切削加工容易），振动吸收特性优越，电磁波遮蔽性良好等；当然，在热传导能力、防辐射和抗干扰方面镁合金也体现出其优势。
基于这些优势，镁合金材料在重型机械零件制造中已经成熟地得以应用。
而在家庭电子产品如笔记本外壳、PDA外壳、移动电话外壳、等这些电子产品中的应用正在开发与探索中。
2 镁合金材料的工艺特点和研发现状2.1 工艺特点在上述分析中，我们对镁及镁合金材料的特点进行了探讨。
从中总结了应用广泛的特点，主要是与其产品的优越性有关，而这种优势也有赖于其工艺流程。
镁合金的发展
1，目前，国内将镁及镁合金作为生物医用材料的研究和应用还较少。
但是，在国际上已有研究人员作了研究和尝试。
镁及镁合金的生物医用研究通常是用于以下一些方面：骨固定材料、骨组织工程多孔支架材料、冠状动脉植入支架材料以及口腔植入材料和整形外科材料等。
如今广泛应用于骨板、骨钉的生物医用材料主要是钛及钛合金、不锈钢及聚乳酸等。
但是，这些材料都存在一定的局限性。
例如：采用钛及钛合金、不锈钢等金属材料作为生物医用材料时会发生应力遮挡效应，即将该金属材料植入人体后，因其与人骨材料的弹性模量不匹配而产生的人骨受力被遮挡的效应，这会使骨骼强度降低、愈合迟缓。
而聚乳酸等高分子材料力学性能较差，很难承受较大的负重。
而镁及镁合金有高的比强度和比刚度，且镁及其合金的杨氏模量约为45GPa，更接近人骨的弹性模量（20GPa），能有效降低应力遮挡效应。
对于发展骨组织工程支架材料，需要它既要有良好的力学性能，又要有类似于骨的多孔结构和生物可降解性能。
近期的研究表明，镁的性能基本符合骨组织工程多孔支架的要求，即较低的弹性模量、适当的强度、良好的生物相容性、生物可降解性和生物可吸收性能等。
作为冠状动脉内支架的研究，自从1976年德国医生安德里亚•格隆茨戈首次提出支架的设想，最早是于1986年由Sigwart 及其同事使用网状管形金属丝植入冠状动脉内，旨在减少冠状动脉成形术后管腔的弹性回缩。
可用于治疗各种类型的心绞痛、急性心肌梗死等[31]。
到20世纪90年代冠脉支架广泛应用临床以来，已经出现了第三代可吸收药物洗脱支架。
但目前以不锈钢和钴铬合金为基础的药物洗脱支架（DES）仍不能从根本上解决亚急性血栓形成和再狭窄的问题[32-35]，于是生物可降解支架开始成为关注的焦点和热点。
镁合金具有理想的机械支撑力、良好的生物相容性且容易降解，其降解产物参与新陈代谢。
因此，镁合金被认为是比较合适的生物可降解支架材料[36]。
总之，目前大部分的研究都处于实验状态，并没有被广泛使用，因此对于这方面进行研究和开发是很有必要的。
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]。
镁合金的国内外发展现状
镁合金的国内外发展现状
一、国外发展现状
近年来，北美、欧洲和日本等发达国家相继加大了对镁合金开发与应用研究的投入。
镁合金应用和研究重点开始从宇航和兵工等领域扩展到民用高附加值产业（如汽车、电脑、通信和家电等）。
围绕镁合金材料的开发,争夺国际商业市场的竞争日趋激烈。
镁合金在电子器件中的应用增长加快，日本松下、NEC、SONY以及欧洲、美国、台湾等著名公司已经用镁合金制造便携式电脑、手提电话、摄录像机壳体，显示出了极强的竟争力。
二、国内发展现状
我国目前在镁工业方面拥有三项“世界冠军”。
第一是镁资源大国，储量居世界首位；第二是原镁生产大国；第三是出口大国。
尽管如此,我国的镁工业还存在着不少问题,主要表现在：1）原镁生产技术比较落后，质量不够稳定；2）出口产品绝大多数是廉价的纯镁锭，镁合金出口比重只有15%左右；3）原创性的研究成果缺乏，目前出口的所有镁合金锭几乎全部按照国外的牌号生产，而且在镁合金产品加工中的关键技术和装备大部分依靠进口。
中国镁合金产品的生产和应用现状是，镁合金的优势已经被许多企业所认识，在汽车、摩托车和3C产业中镁合金已经开始获得应用，用户包括上汽、一汽、二汽、奇瑞、隆鑫、海尔等。
例如，一汽铸造有限公司AM50镁合金方向盘骨架；镁合金压铸迅速增长，台湾、香港和大陆投资的镁压铸厂分布在几乎全国各地，各种压铸机数量超过50台，变形镁合金加工开始起步。
新型高效镁合金的研究与应用
新型高效镁合金的研究与应用镁合金是一种具有较高强度、轻质、保持稳定操作温度的金属材料。
自20世纪以来，人们一直探索新型高效镁合金的研究和应用。
在本文中，我们将介绍镁合金及其研究和应用的背景，以及最新高效镁合金的研究和应用进展。
一、镁合金及其研究和应用的背景镁合金是由镁作为基本材料与其他金属元素共同合金化而成的一种新型材料。
它具有轻质、高强度、良好的抗腐蚀性、机械性能稳定等优点，因此在军事、航空、汽车、船舶等领域有广泛的应用。
由于镁合金具有优异的轻质、高强度和高比刚度，它们成为航空航天、汽车、电子设备和医学设备等领域的热门材料。
与钢铁相比，具有相同强度和刚度的镁合金密度要小得多，因此它们比钢铁更适合创造轻量结构、降低能源消耗和减少污染。
另外，镁合金也是一种天然的可再生材料，因为它们可以通过废旧材料回收再利用。
二、新型高效镁合金的研究和应用现状目前，新型高效镁合金的研究和应用还处于起步阶段，但已经取得了一些重要进展。
以下是一些最新的镁合金材料研究：1. 锶合金化研究表明锶在镁合金中是一种有效的合金化元素，它可以显著提高合金的力学性能。
镁-锶合金可以通过半连续铸造技术制备，该技术可以显著改善材料的力学性能和结构。
2. 微量的钙、锰、铈、铜和锆合金化近年来，钙、锰、铈、铜和锆等微量合金元素的加入成为提高镁合金力学性能的有效途径。
这些元素可以有效地调节材料的织构和相组成结构，从而改善其力学性能。
3. 基于选择性激光熔化技术的增材制造基于选择性激光熔化(SLM)技术的增材制造是一种新兴的高效制造工艺。
此技术可以实现高度精密和可定制的复杂结构。
通过加入适当的微量元素或合金化，可以大大提高镁合金的力学性能。
4. 组织极化法组织极化法已成为制备高强度、高塑性和高可热加工性的镁合金的有效途径。
这种方法利用材料本身的裂解，形成合金中的多组织结构，在组织尺寸和形状、基体性质和合金含量等方面实现高度控制和微观改造。
镁合金在汽车领域的应用发展也逐渐成熟。
简述镁合金在某一领域的应用现状及前景
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镁及其合金的性能、缺陷、应用及前景
镁及其合金的性能、缺陷、应用及前景在科技术飞速发展的今天，金属材料被广泛应用到人们的日常生活中，由此引发的是人们对金属材料的需求量大量增加，镁由于其独特的性能备受瞩目。
镁在宇宙中的丰度位于前列，在地壳中的含量达到百分之二点多，蕴藏量大。
相比欧美工业发达国家对镁材料技术的成熟应用，我国虽在镁产业的生产规模、生产效率、产品质量、生产量与出口量方面有很大提升，但是在新材料新技术的研发、核心技术的创新、节能环保等方面仍需提高。
本文将简单介绍镁及合金的性能、发展、应用市场及前景。
标签：化学性质活泼；密度轻；电偶腐蚀；应力腐蚀；用于照明；电器；汽车；军事等领域镁在地壳、海水、盐湖中都有一定是储藏量，其中镁的最主要资源在海水中，海水中的Mg元素含量为1300mg/L。
主要以MgCl2的形式存在。
我国的镁储量居世界第一位，有工业价值的有菱镁矿、白云石、橄榄石、光卤石等。
此外，作为人体必需的营养元素它在细胞内液中的含量极高，帮助人体进行新陈代谢，维持人体正常的生命活动。
一、镁的概述Mg位于元素周期表中ⅡA，是碱土金属，具有银白色金属光泽，晶体结构为密排六方结构，属于轻金属，且化学性质十分活泼，在自然界中以化合态存在，在干燥常温的空气中相对稳定，在熔融条件下易生成镁的氧化物。
以镁为基体添加不同的元素，会形成具有不同功能性质的镁合金，满足人们的不同用途。
相比其他材料，镁及合金有很多独特的优点，它的密度低，对电磁的屏蔽性好，摩擦时不起火花，易于切削加工。
近年来常被用于照明、计算机等电器产业，自行车、摩托车、汽车等交通工具，乃至国防军事等国家重器，为国防科技和国民经济做出突出贡献。
二、镁的发展史美国和德国镁合金的发展历史悠久技术成熟，而我国由于历史原因，在该领域相当长的时间内处于落后空白地位。
1995-2015年这20年期间，我国的年均镁产量从6.35万吨已经变为85.21万吨，虽然短短的二十年里有时镁产量下降，但总体成上升趋势。
镁合金的应用-现状与未来
未来之星---镁合金（一）镁合金应用实例：1、镁合金在汽车工业中的应用镁合金自20世纪30年代就开始在汽车上应用，迄今已有70多年的历史。
1936年德国大众汽车公司开始用压铸镁合金生产“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18 kg，而到1980年，大众公司累计生产了1 900万辆“甲壳虫”汽车，共用镁合金38万t，创批量生产的最高记录，只是由于后来镁的价格波动才暂时停止了使用[3]。
目前镁合金在汽车上的应用状况是，每辆车在0．5～17kg之间变化，平均使用量是每辆车3 kg。
德国大众汽车公司帕萨特车目前用镁量为14 kg，不久将增至30,--,50 kg。
美国通用和福特汽车公司预计在今后的20年内每辆车的镁合金用量将从目前的3 kg提高到100 kg。
从20世纪90年代开始，欧美、日本、韩国的汽车商逐渐开始把镁合金用于许多汽车零件上。
大众汽车公司帕萨特汽车内部的镁合金零部件2、于2012年8月上市的新款笔记本电脑“LaVie Z”在13英寸产品中实现了全球最轻的重量（截至2012年7月3日，该公司调查数据）。
该产品的重量仅为约875g，轻到了令人惊讶的程度，NEC新开发的镁锂合金为此作出了巨大贡献。
实现“全球最轻”的功臣镁锂合金是NEC数年前就开始研发的材料，其最大特点是，比重比以前广泛使用的镁合金轻很多，而且实现相同强度所需要的板厚也稍薄，重量可减轻约25％。
与铝合金相比，重量可减轻四成以上。
如今在笔记本电脑领域，以“薄型轻量”为理念的超级本（Ultrabook）备受关注。
NEC 涉足该领域时，就以凭借“压倒性的轻量化”区别于其他公司的产品为目标，加快了镁锂合金研究步伐，在LaVie Z上首次采用了镁锂合金。
（二）镁合金的应用：目前，镁合金在汽车上的应用零部件可归纳为2类。
(1)壳体类。
如离合器壳体、阀盖、仪表板、变速箱体、曲轴箱、发动机前盖、气缸盖、空调机外壳等。
镁合金的发展及应用
/刀兵零件的使用特点和性能要求， 分析了镁合金在刀兵装备中的应用前景， 展望镁合金的密度很小， 是钢的四分之一、 铝的三分之二， 但镁合金的比强度却 大于钢和铝，是最轻的金属结构材料。
因此，镁合金在电子产品、汽车、航空航 天等需要高比强度金属材料的领域具备广阔的发展前景。
但是镁合金的化学活性 高，在有机酸、无机酸和含盐的溶液中均会被腐蚀，且腐蚀速率较高，使得镁合 金的应用受到了很大的限制。
镁合金是重要的有色轻金属材料，具有比强度、比刚度高，减振性、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，广泛应用于航空航天、(1) 分量轻:镁合金的比强度要高于铝合金和钢/铁、但略低于比强度最高的 纤维增强塑料；其比刚度与铝合金和钢/铁相当，但却远远高于纤维增强塑料。
比强度(强度/密度之比值)、比耐力(耐力/密度之比值)则比铝、铁都要高。
在实用 金属结构材料中其比重最小(密度为铝的 2/3，钢的 1/4)。
这一特性对于现代社会 的手提类产品减轻分量、车辆减少能耗以及刀兵装备的轻量化具有非常重要的意 义。
(2)高的阻尼和吸震、减震性能:镁合金具有极好的吸收能量的能力，可吸 收震动和噪音， 保证设备能肃静工作。
镁合金的阻尼性比铝合金大数十倍， 减震 效果很显著， 采用镁合金取代铝合金制作计算机硬盘的底座， 可以大幅度减轻重 量(约降低 70%)，大大增加硬盘的稳定性，非常有利于计算机的硬盘向高速、大 容量的方向发展。
(3)良好的抗冲击和抗压缩能力:其抗冲击能力是塑料的20倍；当镁合金铸件受到冲击时，在其表面产生的疤痕比铁和铝都要小的多。
(4)良好的铸造性能:在保持良好的部件结构条件下，镁合金铸造制品的壁厚可以小于0.6 mm，这是塑胶制品在相同强度条件下无法达到的，就是铝合金制品也只能在1.2~1.5 mm 范围内才可与镁制品相媲美。
(5)尺寸稳定性:在100℃以下，镁合金可以长期保持其尺寸的稳定性；不需要退火和消除应力就具有尺寸稳定性是镁合金的一个很突出的特性，其体积收缩仅为6%，是铸造金属中收缩量最低的一种；在负载情况下，还具有良好的蠕变强度，这种性能对制作发动机零件和小型发动机压铸件具有重要意义。
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1.7 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。
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。
国外镁及镁合金的应用研究现状与前景
国外镁及镁合金的应用研究现状与前景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及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，其中北美是目前镁及其合金材料用量最多的地区。
近年来随着油价的不断上升，作为镁合金的主要应用产业的汽车工业，对镁合金应用需求也在增长，导致世界范围内的镁合金应用竞争更趋激烈，并有对中国进行合围趋势。
参加前不久在重庆召开的"中英先进材料研讨会"的中外专家介绍，无论镁金属的供应基础怎样变化，传统的最终用户市场仍然是汽车工业，汽车工业仍然是可以依靠的推动世界镁工业产量增长的主要工业。
为减轻汽车自重，利用镁合金高强度重量比的固有优势，镁及镁合金将在汽车上用作结构和非结构件。
镁在汽车非结构件上的应用包括变速箱外壳、传动箱外壳、阀和凸轮轴外壳、离合器罩、电机罩、发电机外壳、进气支管和油盘。
在汽车结构件上的应用包括方向盘、仪表盘横梁、离合器支架、方向盘轴结构和气袋外壳。
在过去１０年里，欧洲汽车用镁合金压铸件年平均增长率为１５％，在未来５年里欧洲每辆汽车平均用镁量为２．５公斤／辆。
在未来１０年里，该数字将达到５公斤。
欧洲汽车的方向盘，目前有８５％采用镁合金制造，各种类型汽车用的镁部件达到３００个。
目前北美国家生产的汽车上平均每辆汽车用镁量为３．５公斤，２０１０年前每辆汽车用镁量会以每年１５％速度增长，到２０１０年达到每辆汽车用镁量超过１０公斤。
美国通用汽车公司开发的抗蠕变镁合金使抗拉伸蠕变性能提高４０％；美国福特公司已经成功将挪威海德鲁集团下属Ｍｅｒｉｄｉａｎ技术公司开发研制的整体压铸ＡＭ５０镁合金梁用于新型福特Ｆ－１５０载重汽车上。
这个过去由２１个部件组成的总成，现在为一体化的镁合金整件，减轻重量２２磅。
德国宝马汽车公司已经在宝马７系列和５系列车型上的某些部件采用了镁合金；德国大众汽车公司在奥迪Ｖ８Ｑｕａｔｔｒｏ轿车的发动机上采用了镁合金部件，和其他奥迪Ａ８八缸发动机相比重量减轻４．９９公斤；德国奔驰汽车公司新开发的７速自动变速系统也采用了镁合金部件，用来取代５速自动变速系统，可以比原来５速自动变速系统每１００公里节省燃料０．６升。
镁及镁合金的研究现状与进展
镁及镁合金的研究现状与进展张高会 张平则 潘俊德(太原理工大学表面工程研究所,太原 030024)摘 要:文献综述了镁及镁合金的性能特性,镁合金的合金系列,国内外镁合金的研究现状,镁合金表面处理的各种方法以及镁合金在航空航天、汽车工业、电子工业及民用各个领域的广泛应用,展望了镁合金的应用前景。
关键词:镁 镁合金 表面处理R esearch and Developments of Magnesium and Magnesium AlloysZHANG G aohui ZHANG Pingze PAN Junde(R esearch Insistute of Surface E ngineering of T aiyu an U niversityof T echnology,T aiyu an 030024)Abstract:The properties of m agnesi um and its alloy,a series of m agnesi um alloy and the recent progress i n our count ry and abroad have been respectively sum m arized i n this article.Besi des those,a variety of surf ace t reat ment methods of m agnesi um alloy and the w i de applications i n the f iel ds ofaviation,automobile and elect ronic i ndust ries were also i ncl uded.In the end the development pros2 pect were viewed.K ey w ords:m agnesi um,m agnesi um alloys,surf ace t reat ment 随着21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。
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。
镁及镁合金行业研究报告
镁及镁合金行业研究报告镁及镁合金行业研究报告（上）近年来，镁及镁合金行业在全球范围内持续发展壮大。
作为一种重要的轻金属材料，镁及其合金在各个领域均有广泛的应用，包括汽车、航空航天、电子设备等。
本文将就镁及镁合金行业的发展现状、市场需求、关键技术、前景分析等方面进行深入分析。
首先，我们来看一下镁及镁合金行业的发展现状。
近年来，随着全球经济的快速发展，人们对轻质高强材料的需求日益增加。
镁及其合金由于其独特的轻质、高强度和良好的成形性能，成为众多行业的首选材料。
根据市场研究机构的数据显示，全球镁及镁合金市场规模稳步增长，行业竞争激烈，主要集中在亚洲地区。
其次，市场需求是推动镁及镁合金行业发展的关键因素之一。
首先是汽车行业的需求持续增长。
随着全球汽车产业的快速发展，汽车制造商对车辆的轻量化要求越来越高。
镁及其合金因其轻质、高强度和良好的可加工性，成为替代传统材料的理想选择。
其次是航空航天领域的需求增长。
航空航天行业对材料的要求极为严苛，要求材料具有良好的抗腐蚀性能、高温稳定性等特点，而镁及其合金正好符合这些要求。
此外，电子设备、器械等行业对镁及镁合金的应用也在不断扩大，市场潜力巨大。
关键技术是镁及镁合金行业发展的保障。
首先是镁合金的合金化技术。
通过添加不同的合金元素，可以改善镁合金的力学性能、耐腐蚀性能等，提高材料的综合性能。
其次是镁合金的成形技术。
传统的镁合金加工方法存在问题，如易变形、易开裂等，因此需要不断改进和创新成形技术，提高材料的成形性能。
此外，镁合金的表面处理、焊接技术等也是发展的重点领域。
展望未来，镁及镁合金行业有着广阔的发展前景。
首先，随着各行业对材料性能要求的提升，镁及其合金将有更广泛的应用。
其次，随着技术的不断发展，镁合金的生产成本将逐渐降低，进一步推动市场需求的增长。
同时，政府对环保和节能的推动也将促使镁及镁合金行业的快速发展。
总的来说，镁及镁合金行业在全球范围内具有相当大的发展潜力。
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国外镁及镁合金的应用研究现状与前景 2005-12-28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及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，其中北美是目前镁及其合金材料用量最多的地区。
近年来随着油价的不断上升，作为镁合金的主要应用产业的汽车工业，对镁合金应用需求也在增长，导致世界范围内的镁合金应用竞争更趋激烈，并有对中国进行合围趋势。
参加前不久在重庆召开的"中英先进材料研讨会"的中外专家介绍，无论镁金属的供应基础怎样变化，传统的最终用户市场仍然是汽车工业，汽车工业仍然是可以依靠的推动世界镁工业产量增长的主要工业。
为减轻汽车自重，利用镁合金高强度重量比的固有优势，镁及镁合金将在汽车上用作结构和非结构件。
镁在汽车非结构件上的应用包括变速箱外壳、传动箱外壳、阀和凸轮轴外壳、离合器罩、电机罩、发电机外壳、进气支管和油盘。
在汽车结构件上的应用包括方向盘、仪表盘横梁、离合器支架、方向盘轴结构和气袋外壳。
在过去１０年里，欧洲汽车用镁合金压铸件年平均增长率为１５％，在未来５年里欧洲每辆汽车平均用镁量为２．５公斤／辆。
在未来１０年里，该数字将达到５公斤。
欧洲汽车的方向盘，目前有８５％采用镁合金制造，各种类型汽车用的镁部件达到３００个。
目前北美国家生产的汽车上平均每辆汽车用镁量为３．５公斤，２０１０年前每辆汽车用镁量会以每年１５％速度增长，到２０１０年达到每辆汽车用镁量超过１０公斤。
美国通用汽车公司开发的抗蠕变镁合金使抗拉伸蠕变性能提高４０％；美国福特公司已经成功将挪威海德鲁集团下属Ｍｅｒｉｄｉａｎ技术公司开发研制的整体压铸ＡＭ５０镁合金梁用于新型福特Ｆ－１５０载重汽车上。
这个过去由２１个部件组成的总成，现在为一体化的镁合金整件，减轻重量２２磅。
德国宝马汽车公司已经在宝马７系列和５系列车型上的某些部件采用了镁合金；德国大众汽车公司在奥迪Ｖ８Ｑｕａｔｔｒｏ轿车的发动机上采用了镁合金部件，和其他奥迪Ａ８八缸发动机相比重量减轻４．９９公斤；德国奔驰汽车公司新开发的７速自动变速系统也采用了镁合金部件，用来取代５速自动变速系统，可以比原来５速自动变速系统每１００公里节省燃料０．６升。
世界汽车工业镁的消费量还在迅速增长，在汽车工业应用的新型镁合金的研究开发和汽车用镁合金部件及其生产技术方面的科学研究都在进行之中，世界上各大汽车公司都在不断减轻汽车自重，提高汽车性能方面下工夫。
镁及镁合金材料是汽车工业的最佳选择。
此外，由于镁合金在手动工具上具有突出的轻质、减震效果，因此目前镁合金在国外电动工具的应用也如火如荼，包括各种射钉枪、打磨机、电钻、割草机、电动剪刀等众多品种。
国外许多电动工具制造商都把镁合金部件作为一大卖点，并在显著位置标注"Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ"字样。
美国福特公司前高级研究科学家Ｇ．Ｓ．柯尔博士介绍，目前福特公司每生产一辆汽车平均应用镁合金５公斤，而随着技术工艺的改进和成本的降低，到２０２０年这一数字有望达到１５０公斤，届时汽车自重将减轻１５％。
他说，之所以选择镁合金，因为它有助于降低油耗，减少二氧化碳排放，并且能够提高汽车的性能、安全性，比如汽车自重减轻１５％，至少节油１０％，其意义之重大在高油价的今天不言而喻。
由于镁合金的发展潜力和应用优势，镁合金的研究和应用受到美、德、澳、日等发达国家和地区的高度重视，均相继出台了各自的镁研究计划，投资数十亿美元，实施大型的综合性攻关：美国汽车联盟（ＵＳＣＡＲ）与能源部（ＣＯＥ）共同合作提出了"ＰＮＧＶ"（新一代交通工具）"的研究计划，斥巨资用于镁合金在汽车上应用的研究开发。
德国联邦科技教育部实施了"ＭＡＤＩＣＡ"（镁压铸）联合攻关计划。
该计划联合了德国６０余家企业、６所大学及研究所，已累计投资上亿欧元进行镁合金在汽车上的应用研究。
另外，由德国科学技术协会牵头，德国还启动了由德国克劳斯塔大学和汉诺威大学负责组织实施的、欧洲最大的镁合金与镁合金压铸的项目"ＳＦＢ３９０"项目，项目金额超过５３００万欧元，主要目标是研究镁合金在结构件中的应用。
日本则由教育、科学、运动和文化厅联合资助国内知名高校组织了９个镁合金研究组，并在汽车和３Ｃ产品等应用领域取得了重大进展。
加拿大联邦政府及魁北克省与海德鲁公司共同投资１１４０万加元成立了一个新的镁研究中心，其宗旨在于通过优化设计、工艺及材质，获得具有优良性能的镁合金压铸零部件，从而进一步拓宽镁合金的应用。
在政府的参与下，加拿大镁合金的开发应用得到了突飞猛进的发展。
除以上几国外，挪威、以色列、乌克兰、意大利、瑞士、澳大利亚、瑞典等也在镁及合金的开发应用方面作了大量的工作，并取得了不少的成果。
世界镁工业的发展虽然迅速，但镁金属的生产却出现了不平衡趋势。
中国的镁金属生产不断扩大，产量及出口量快速增长，已经对全世界镁金属供应链造成了巨大冲击和严重影响。
面对中国金属镁的竞争优势，加拿大诺兰达采用先进技术新建的金属镁厂难以正常投产，澳大利拟建的新厂由于大股东撤资而无法建设，法国普基公司的金属镁厂也被迫关闭。
而俄罗斯、乌克兰、以色列、挪威的金属镁生产企业为了自身生存，也企图通过种种手段对中国金属镁产品实施反倾销制裁，以寻求在国际市场占有一定份额。
西方世界的冶炼厂已从几年前的１１家缩减至目前仅有的３家镁冶炼厂在维持生产。
这三家镁冶炼厂是：美国犹他州的美国镁业公司，产能４．３万吨／年；以色列死海镁业公司，产能３．３万吨／年；挪威海德鲁公司在加拿大Ｂｅｃａｎｖｏｕｒ的镁厂，产能４．８万吨／年。
（朱彬、刘谨、李宝杰）1.1 压铸镁合金自1927年推出高强度MgAl9Znl以来，镁合金的工业应用获得了实质性进展。
1936年车公开始用压铸镁合金生产“甲壳虫”汽车的发动机传动系统零件，至1980年，镁合金压铸件用达38万吨。
德国政府制订了一个投资2500万德国马克的镁合金研究开发计划，主要研究压合金工艺，快速原型化与工具制造技术和半固态成型工艺，以提高德国在镁合金应用方面的能力。
镁合金具有良好的充型能力，充型后凝固速度较快，对压铸型的热冲击较小，可用于压铸薄壁件而不会出现热裂和欠铸等缺陷。
镁合金减轻压铸型的热疲劳现象，延长压铸型的使用寿命，缩短压铸件的留型时间，压铸生产速率比铝合金快约75%。
镁合金与铁基本不发生反应，不侵蚀钢坩埚和压铸型，既避免了坩埚对镁合金液的污染，又延长了钢坩埚和压铸型的寿命，使得镁合金不但象铝合金一样可用于冷室压铸机压铸，而且可以用效率更高的热室压铸机压铸。
镁合金的收缩率均匀一致，脱型力比铝合金低20%-30%因而，镁合金压铸件不但具有较高的尺寸精度，而且其压铸件的清理能耗不到铝合金压铸件60%。
压铸镁合金一般以Al为主要合金元素，常用的主要有3个系列：AZ(Mg-Al-Zn-Mn),AM(Mg-Al-Mn),AS(Mg-Al-Si-Mn)系。
影响镁合金压铸发展的主要问题是合金液易氧化燃烧，这给熔炼带来一系列困难，并造成对环境和合金本身的污染，对熔炼设备的侵蚀及压铸生产成本的增加。
目前，一些研究者正在从事性能接近现有镁合金的阻燃性镁合金的研究。
1.2 镁合金半固态铸造美国DOW Chemical公司开发的半固态熔射成型工艺融合了塑料注射成型与金属压铸工艺的特点。
用该工艺生产的压铸件，内在和表面品质明显改善，尺寸精度、力学性能和耐蚀性都获得提高，且不需要配置熔炉，工作环境洁净。
但其成形压力较高，约为热室压铸的3倍，且镁合金需预制成屑片，使生产成本提高10%，其设备投资比较昂贵。
1.3 挤压铸造镁合金挤压铸造技术的发展趋势是与其他铸造成型技术相结合。
日本东芝机器公司研究了LEOMACS系统，其特点是将挤压铸造与低压铸造及电磁定量浇注泵结，不但可减少铸件的不均匀凝固，合成一体，具有下列特点：(1)缩短了从供料到挤压之间金属液的停留时间而且缩短了铸件生产的循环周期；(2)生产过程中金属液与空气隔绝，有效地防止了镁合金液的氧化燃烧；(3)镁合金液可在较低温度下保温和浇注。
因此该设备可生产形状复杂的薄壁镁合金铸件。
但该设备投资很高，限制了其广泛工业化的应用。
该铸造工艺可在同一工作单元内实现对熔体的搅拌、压射及施加挤压压力。
安装在压射室外围的电磁搅拌装置用于搅拌降温过程中的熔体，当达到特定固相分数所要求的搅拌时间后，压射冲头将浆料压入型腔并保温。
这种工艺充分利用了两种铸造成型方法的长处，克服流变铸造本身的局限，并可提高铸型的寿命。
1.4 其他镁合金铸造成形方法低压铸造和差压铸造已实际用于生产汽车的镁合金零件。
这两种铸造方法用于镁合金的特点是在铸造过程中将加压系统与合金的气体保护有效地结合起来。
消失模铸造是目前国际上最先进的铸造工艺之一，镁合金消失模铸造的优点是(1)采用干砂，避免了普通砂型铸造由于水分引起的镁合金燃烧难题，且消失模气化形成的还原气氛，可抑制镁合金氧化燃烧；(2)镁合金收缩率是铝合金的1.2倍，热裂倾向大，干砂退让性好，可有效地解决这个问题。
镁合金消失模铸造是1种先进材料和先进工艺结合的新技术，在用于生产汽车的复杂零件方面将显示巨大的优越性。
目前，镁合金消失模铸造技术的研究和应用刚刚起步，有待于进一步的发展。
二镁合金的熔炼技术2.1 合金液的阻燃技术熔剂保护法是利用低熔点的化合物在较低的温度下熔化成液态，在镁合金液面铺开，因阻止镁液与空气接触从而起到保护作用。
现在普遍使用的熔剂由无水光卤石(MgCl2-KC)为主，添加一些氟化物、氯化物组成。
该剂使用较方便，生产成本低，保护使用效果好，适合于中小企业的生产特点。
但是，该剂使用前要重新脱水，使用时会释放出呛人的气味。
由于熔剂的密度较大会逐渐下沉，需要不断添加。
使用过程中释放出大量有害气体，污染环境、腐蚀厂房严重。
因此，研究新型的覆盖、精炼效果好且无公害的镁合金熔剂是1项重要课题。
在发达国家，通常用气体保护法熔炼镁合金且取得了较好的效果。
气体保护法是在镁合金液的表面覆盖1层惰性气体或者能与镁反应生成致密氧化膜的气体，从而隔绝空气中的氧，采用的主要保护气体是SF6,SO2,CO2,Ar,N2.等。
为了进一步提高保护作用和减少较贵的SF6气体的用量，国外一般在SF6气体中混合空气或其他干燥气体如CO2.混合气体保护效果好，但是存在以下问题：(1) 污染环境，SF6会产生SO2，SF4 等有毒气体，SF62对全球变的作用是CO2的24900倍；(2)设备复杂，需要复杂的混气装置和密封装置，(3)腐蚀设备，显著降低坩埚使用寿命。
提高镁合金液阻燃性较为实用的另一方法是采用合金化法。
很早以前，人们就采用在镁合金中添加铍元素来提高镁合金的阻燃性能，但铍的毒性较大，且加入量过高会引起晶粒粗化和增加热裂倾向，因此受到添加量的限制。