镁合金(magnesium alloy)

以镁为基、添加一种或一种以上元素进行合金化、经铸造成型或塑性加工成制品、以不同状态提供所需性能的镁合金。镁合金按加工工艺分为铸造镁合金和变形镁合金。铸造镁合金的用量多于变形镁合金的。中国的铸造镁合金和变形镁合金的牌号分别用拼音字母ZM后尾随数字和MB后尾随数字来表示。国际上镁合金的牌号大多采用美国材料试验学会(ASTM)推荐的：两个英文字母表示主要合金化元素，尾随的两个数字分别为其名义含量。中国变形镁合金状态的表示方法与中国变形铝合金的相同(见铝合金加工制品状态)。铸造镁合金和外国变形镁合金的状态大多采用美国材料试验学会(AsTM)推荐的代号。

合金化镁合金中常用的合金化元素有铝、锌、锰、锆、锂、钍和稀土元素等，合金化元素与镁随温度不同构成多种类型的镁合金相，镁合金的性能与合金化后所形成的镁合金相密切相关。铝和锌是往镁中最先添加的合金化元素，从而研制出工业上最早应用的镁一铝一锌系铸造合金，铝是该系合金主要的强化组元，合金的强度随铝含量的增加而提高，1925年添加少量锰提高其耐蚀性后又进一步完善，至今镁-铝-锌系合金大多仍广泛用作常温下工作的铸件和塑性加工制品。镁锰系合金是工业上首先使用的变形镁合金，虽强度偏低，但耐蚀性很高。镁铝锌系合金、镁锰系合金因屈服强度低和晶粒粗化倾向性大，促使对镁合金进一步开展研究。1937年德国人索尔沃尔德发现锆对镁有强烈细化晶粒的作用，1946年终于找到用锆合金化的有效途径。锆的细化机理尚未确认，一般倾向于富锆固溶体充作晶核。由于锆的细化效果使强度显著提高，镁一锌锆系的铸造合金和变形合金也相继问世并得到了大量应用，目前和今后仍是应用最广泛的镁合金系之一。镁铝锌系合金、镁锰系合金和镁锌锆系合金的共同弱点是耐热性能较低，其强度随温度的提高而迅速降低，工作温度通常不超过150度。为r进一步提高镁合金的耐热性能，开展了耐热合金化元素的研究，20世纪40年代后期，恢复了由于战争原因而中断的镁钍系耐热合金的研究，不久美国和前苏联相继研究出镁钍系耐热工业合金。虽然镁钍系合金有良好的抗蠕变性能，但因钍的放射性使生产工艺十分复杂，因而限制了镁钍系合金的应用与发展。在这种情况下，一些国家又把重心转移到用稀土元素对镁进行合金化，陆续研究出镁锰稀土系合金、镁锌锆稀土系合金，它们除有较高室温强度之外，耐热性也有一定的改善。为了满足航天飞行器的需要，同时还开发了密度很低的镁锂系合金。

特点和用途由于镁合金熔体极易强烈氧化，故镁合金的熔铸工艺比铝合金的要复杂得多，还需有适当的安全措施。镁合金的某些冶金缺陷常是镁合金报废的主要原因。镁合金室温下的塑性加工性能除镁锂系合金外都很差，但在热变形温度范围内变形镁合金的热塑性都能满足热变形要求。不少镁合金没有热处理强化效果，仅在热变形或铸造状态下使用。镁合金不存在自然时效的强化效果。某些镁合金可氩弧焊，焊后大多要退火。因氧化膜疏松多孔，镁合金耐蚀性差，但其表面采取氧化、涂漆、涂油等保护措施后，可满足潮湿大气下的使用条件。镁合金的重要性和使用量在轻金属材料中仅次于铝合金的。铸造镁合金用砂型和金属型铸造铸件，变形镁合金的制品为板、棒、型、带和模锻件等。镁合金由于密度低、比强度和比刚度高、能承受较大的冲击载荷和振动载荷，其抗碱、汽油、苯的浸蚀性好和易切削等优良特性，从而在飞机和航天飞行器、汽车、仪表、电子、化学等工业中获得了广泛应用。镁合金大多适合在常温下工作，今后仍将是占有重要地位的一种轻金属材料。