第 1 章  绪论

1。1 引言

材料在人类的生存发展中扮演着重要的角色，早在 20 世纪 70 年代，材料、 能源和信息就被人们认为是社会和文明发展的重要支柱。之后，随着高新技术的 发展与兴起，生物技术进入人们的视野，与材料和信息技术成为新科学技术 的三大重要标志。如今，每个国家的经济建设、国防乃至国民的生活中都缺少不 了对材料的研究、应用与依赖[1]。

镁合金作为实用金属中最轻的材料（镁的比重大约是铝的 2/3，是铁的 1/4）， 拥有高强度、高刚性、密度较低、阻尼性能较好、良好的导热导电性能以及良好 的加工性能等优点，但是耐蚀性能差、易于氧化燃饶、耐热性差、延展性不佳。 镁合金的各种优点使其在航空、航天、运输、化工、火箭等工业领域有广泛的应 用，大量的研究人员也通过研究各种合金元素和热处理方法对镁合金性能的影响 来寻找有效的办法改善镁合金的性能，让其能更好地服务工业。

镁合金是目前实际应用中最轻质的金属工程结构材料，被人们称为“21 世 纪绿色环保工程材料”。在合金化上，镁和铝的原理十分接近，都是通过固溶强 化、细晶强化和沉淀强化提高合金的性能，镁合金强化的关键是选择合适的合金 元素。镁合金的两大类：铸造镁合金和变形镁合金，其中铸造镁合金的应用比变 形镁合金更为广泛，这两种镁合金在成分以及组织性能上有着很大的不同。目前， 镁合金还存在着绝对强度偏低、变形加工能力较差、抗腐蚀性差等显著缺点。随 着航空航天、交通运输和国防军工等产业的快速发展，越来越需要拥有高比强度、 高比刚度的结构材料，高性能轻量化的镁合金自然会得到越来越广泛的关注、研 究和使用。文献综述

1。2 镁及镁合金

英国戴维于 1808 年用钾还原氧化镁制得金属镁。它是一种银白色的轻质碱 土金属，化学性质活泼，能与酸反应生成氢气，具有一定的延展性和热消散性。 镁元素在自然界广泛分布，是人体的必需元素之一。镁元素在地球上有充足的储 备，并且镁可以回收利用，是一种绿色环保的金属材料。虽然纯镁的性能不是很优良，但是在前人的努力下，为适应各种不同的应用环境发展制造出了各种不同 的镁合金。

中国汽车工业和 3C（计算机(Computer)、通讯(Communication)和消费电子 产品(Consumer Electronic)）等行业的转型升级使得镁合金的市场得到了良性发 展。在当今新能源汽车发展突飞猛进的形势下，汽车行业尤其看重轻量化和环保 化，与此同时，镁合金的研发和回收利用技术也得到了不断了发展，这两点使得 镁合金的市场发展变得十分乐观。市场对镁合金的需求增大，势必会促进科研工 作者对镁合金的进一步研究，进一步的研究也会促进市场的发展，是一个很好的 良性循环。

1。2。1 镁的基本性质

镁主要有下列一些基本性质：

①镁的原子序数是 12，相对原子质量为 24。32，镁的晶体结构为密排六方， 25℃时晶胞的轴比为 c/a=1。6237；

②在 20℃时镁的密度仅为 1。738g/cm3，镁是最轻的结构材料，因为镁的密度 小并且拥有不错的力学性能，所以工业上很多结构采用镁基材料。

③镁拥有更低的体积热容比，在 20℃时的体积热容为 1781J/(dm3·K)，比同 等条件下的铝小 649J/(dm3·K)，比钛小 613J/(dm3·K)，比铜小 1678J/(dm3·K)。镁 和镁合金还有一个重要的特点是热量的得失速度比其他金属要快很多。

④镁的化学性质很活泼，但是在湿度较大的大气中、海水、具有一定酸度和 碱度的水溶液或者油类溶液中具有很好的稳定性。