鎂合金是以鎂為基礎(chǔ)加入其他
元素組成的合金。其特點(diǎn)是：密度小（1.8g/cm3鎂合金左右），強(qiáng)度高，彈性模量大，散熱好，消震性好，承受沖擊載荷能力比
鋁合金大，耐有機(jī)物和堿的腐蝕性能好。主要
合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。目前使用最廣的是
鎂鋁合金，其次是
鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。主要用于航空、航天、運(yùn)輸、化工、火箭等工業(yè)部門(mén)。在實(shí)用金屬中是最輕的金屬，鎂的比重大約是鋁的2/3，是鐵的1/4。它是實(shí)用金屬中的最輕的金屬，高強(qiáng)度、高剛性。
得益于中國(guó)汽車工業(yè)和3C等行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)及其中國(guó)經(jīng)濟(jì)地位的顯著提升，鎂合金行業(yè)令市場(chǎng)看好。其中，汽車行業(yè)的輕量化，環(huán)保化需求，尤其是
新能源汽車的發(fā)展，以及鎂合金研發(fā)技術(shù)和回收利用技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)促使鎂合金的廣泛應(yīng)用將是利好消息。
2015年，國(guó)內(nèi)汽車用鎂合金將達(dá)到68kg/輛，而同期我國(guó)汽車銷量將突破2800萬(wàn)輛，乘用車銷量將達(dá)到1960萬(wàn)輛，自主品牌汽車企業(yè)通過(guò)產(chǎn)業(yè)兼并、技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)渠道開(kāi)拓等因素作用，銷量將突破1000萬(wàn)輛。
與此同時(shí)，鎂合金在醫(yī)藥化工和航空航天工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也將得到成長(zhǎng)。由于下游終端汽車消費(fèi)市場(chǎng)的穩(wěn)步增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2015年，全球鎂合金市場(chǎng)為600萬(wàn)噸，年均復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為20%-25%(其中包含了交通工具、3C、航空航天和醫(yī)藥化工領(lǐng)域鎂合金的應(yīng)用)。
此外，作為
有色金屬合金行業(yè)的子行業(yè)，鎂合金行業(yè)在中國(guó)制造工業(yè)的的升級(jí)過(guò)程中得到實(shí)惠。作為資金、材料密集型行業(yè)，原材料價(jià)格的穩(wěn)定和較低水平、鑄造件行業(yè)的整合集中、技術(shù)研發(fā)的進(jìn)步等都將較為有利于鎂合金行業(yè)的發(fā)展，市場(chǎng)較為看好。
特性
密度低、比性能好、減震性能好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能良好、工藝性能良好、耐蝕性能差、易于氧化燃饒、耐熱性差。
其加工過(guò)程及腐蝕和力學(xué)性能有許多特點(diǎn)：散熱快、質(zhì)量輕、剛性好、具有一定的耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊、耐磨、衰減性能好及易于回收；另外還有高的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能、無(wú)磁性、屏蔽性好和無(wú)毒的特點(diǎn)。
應(yīng)用范圍：鎂合金廣泛用于攜帶式的器械和汽車行業(yè)中，達(dá)到輕量化的目的。
加工過(guò)程及腐蝕和力學(xué)性能有許多特點(diǎn)：散熱快、質(zhì)量輕、剛性好、具有一定的耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊、耐磨、衰減性能好及易于回收；另外還有高的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能、無(wú)磁性、屏蔽性好和無(wú)毒的特點(diǎn)。
應(yīng)用范圍：鎂合金廣泛用于攜帶式的
器械和汽車行業(yè)中，達(dá)到輕量化的目的
鎂合金鑄件1
。
鎂合金的比重雖然比塑料重，但是，單位重量的強(qiáng)度和彈性率比塑料高，所以，在同樣的強(qiáng)度零部件的情況下，鎂合金的零部件能做得比塑料的薄而且輕。另外，由于鎂合金的比強(qiáng)度也比
鋁合金和鐵高，因此，在不減少零部件的強(qiáng)度下，可減輕鋁或鐵的零部件的重量。
鎂合金相對(duì)比強(qiáng)度（強(qiáng)度與質(zhì)量之比）最高。比剛度（剛度與質(zhì)量之比）接近鋁合金和鋼，遠(yuǎn)高于工程塑料。
在彈性范圍內(nèi)，鎂合金受到
沖擊載荷時(shí)，吸收的能量比鋁合金件大一半，所以鎂合金具有良好的抗震減噪性能。
鎂合金熔點(diǎn)比鋁合金熔點(diǎn)低，
壓鑄成型性能好。鎂合金
鑄件抗拉強(qiáng)度與鋁合金鑄件相當(dāng)，一般可達(dá)250MPA，最高可達(dá)600多Mpa。屈服強(qiáng)度，延伸率與鋁合金也相差不大。
鎂合金還個(gè)有良好的耐腐蝕性能，電磁屏蔽性能，防輻射性能，可做到100%
鎂合金鑄件2
回收再利用。
鎂合金件穩(wěn)定性較高壓鑄件的鑄造行加工尺寸精度高，可進(jìn)行高精度機(jī)械加工。
鎂合金具有良好的壓鑄成型性能，壓鑄件壁厚最小可達(dá)0.5mm。適應(yīng)制造汽車各類壓鑄件。
但鎂合金線膨脹系數(shù)很大，達(dá)到25～26 μm/m℃，而鋁合金則為23 μm/m℃，黃銅約20 μm/m℃，結(jié)構(gòu)鋼12 μm/m℃，鑄鐵約10μm/m℃，巖石（花崗巖、大理石等）僅為5～9 μm/m℃，玻璃5～11 μm/m℃。
鎂合金是以鎂為基礎(chǔ)加入其他
元素組成的合金。其特點(diǎn)是：密度小，比強(qiáng)度高，彈性模量大，消震性好，承受沖擊載荷能力比
鋁合金大，耐腐蝕性能好。主要
合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。目前使用最廣的是
鎂鋁合金，其次是
鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。
鎂合金比重在所有結(jié)構(gòu)用合金中屬于最輕者，因此，在不減少零部件的強(qiáng)度下，可減輕鋁或鐵的零部件的重量。鎂合金的比強(qiáng)度明顯高于鋁合金和鋼，比剛度與鋁合金和鋼相當(dāng)。在彈性范圍內(nèi)，鎂合金受到
沖擊載荷時(shí)，吸收的能量比鋁合金件大，所以鎂合金具有良好的抗震減噪性能。在相同載荷下，減振性是鋁的100倍，鈦合金的300～500倍。電磁屏蔽性佳，3C產(chǎn)品的外殼（手機(jī)及電腦）要能夠提供優(yōu)越的抗電磁保護(hù)作用，而鎂合金外殼能夠完全吸收頻率超過(guò)100db的電磁干擾。質(zhì)感佳，鎂合金的外觀及觸摸質(zhì)感極佳，使產(chǎn)品更具豪華感，而且，在空氣中更不容易腐蝕。
鎂合金的散熱相對(duì)與合金來(lái)說(shuō)有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于相同體積與形狀的鎂合金與鋁合金材料的散熱器，某熱源生產(chǎn)的熱量（溫度）鎂合金比鋁合金更容易由散熱片根部傳遞到頂部的速度，頂部更容易達(dá)到高溫。即鋁合金材料的散熱器根部與頂部的溫度差，比鎂合金材料的散熱器小。這意味著由鎂合金材料制作的散熱片根部的空氣溫度與頂部的空氣溫度溫度差，比鋁合金材料制作的散熱片大，因此加速散熱器內(nèi)部空氣的擴(kuò)散對(duì)流，使散熱效率提高。因此，相同溫度，鎂合金的散熱時(shí)間還不用鋁合金的一半。
所以，鎂合金是應(yīng)用于LED及其他燈飾，汽車應(yīng)用零部件，及其他要求高質(zhì)量，高強(qiáng)度，高韌性配件的理想材料。
在航天的應(yīng)用
鎂合金是航空器、航天器和火箭導(dǎo)彈制造工業(yè)中使用的最輕金屬結(jié)構(gòu)材料。鎂的重量比鋁輕，比重為1.8，強(qiáng)度也較低，只有200～300兆帕（20～30公斤/平方毫米），主要用于制造低承力的零件。
鎂合金鑄件3
鎂合金在潮濕空氣中容易氧化和腐蝕，因此零件使用前，表面需要經(jīng)過(guò)化學(xué)處理或涂漆。德國(guó)首先生產(chǎn)并在飛機(jī)上使用含鋁的鎂合金。鎂合金具有較高的抗振能力，在受沖擊
載荷時(shí)能吸收較大的能量，還有良好的吸熱性能，因而是制造飛機(jī)輪轂的理想材料。鎂合金在汽油、煤油和潤(rùn)滑油中很穩(wěn)定，適于制造發(fā)動(dòng)機(jī)
齒輪機(jī)匣、油泵和油管，又因在旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的慣性力較小而被用來(lái)制造搖臂、襟翼、艙門(mén)和舵面等活動(dòng)零件。民用機(jī)和
軍用飛機(jī)、尤其是轟炸機(jī)廣泛使用鎂合金制品。例如，
B-52轟炸機(jī)的機(jī)身部分就使用了鎂合金
板材635公斤，擠壓件90公斤，鑄件超過(guò)200公斤。鎂合金也用于導(dǎo)彈和衛(wèi)星上的一些部件，如中國(guó)“紅旗”地空導(dǎo)彈的儀表艙、尾艙和發(fā)動(dòng)機(jī)支架等都使用了鎂合金。中國(guó)稀土資源豐富，已于70年代研制出加釔鎂合金，提高
鎂合金鑄件4
了室溫強(qiáng)度，能在300°C下長(zhǎng)期使用，已在航空航天工業(yè)中推廣應(yīng)用。
在汽車上的應(yīng)用
(1）殼體類。如離合器殼體、閥蓋、儀表板、變速箱體、曲軸箱、發(fā)動(dòng)機(jī)前蓋、氣缸蓋、空調(diào)機(jī)外殼等。
(2）支架類。如方向盤(pán)、轉(zhuǎn)向支架、剎車支架、座椅框架、車鏡支架、分配支架等。
根據(jù)有關(guān)研究，汽車所用燃料的60%是消耗于汽車自重，汽車自重每減輕10%，其燃油效率可提高5%以上；汽車自重每降低100 kg，每百公里油耗可減少0.7 L左右，每節(jié)約1 L燃料可減少CO2排放2.5 g，年排放量減少30%以上。所以減輕汽車重量對(duì)環(huán)境和能源的影響非常大，汽車的輕量化成必然趨勢(shì)。
在數(shù)碼單反相機(jī)上的應(yīng)用
鎂合金由于密度低、強(qiáng)度較高，具有一定的防腐性能，常用來(lái)做單反相機(jī)的骨架。一般中高端及專業(yè)
數(shù)碼單反相機(jī)都采取鎂合金做骨架，使其堅(jiān)固耐用，手感好。
采用了鎂合金機(jī)身的數(shù)碼單反相機(jī)不僅是準(zhǔn)專業(yè)級(jí)專業(yè)的象征，也具有高昂的價(jià)格。
按成型方法分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩類。
其他應(yīng)用
手機(jī)電話，筆記本電腦上的
液晶屏幕的尺寸年年增大，在它們的枝撐框架和背面的殼體上使用了鎂合金。
雖然鎂合金的導(dǎo)熱系數(shù)不及鋁合金，但是，比塑料高出數(shù)十倍，因此，鎂合金用于電器產(chǎn)品上，可有效地將內(nèi)部的熱散發(fā)到外面。
在內(nèi)部產(chǎn)生高溫的電腦和投影儀等的外殼和散熱部件上使用鎂合金。電視機(jī)的外殼上使用鎂合金可做到無(wú)散熱孔。
電磁波屏蔽性：鎂合金的電磁波屏蔽性能比在塑料上電鍍屏蔽膜的效果好，因此，使用鎂合金可省去電磁波屏蔽膜的電鍍工序。
在硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的讀出裝置等的振動(dòng)源附近的零件上使用鎂合金。若在風(fēng)扇的風(fēng)葉上使用鎂合金，可減小振動(dòng)達(dá)到低音。此外，為了在汽車受到撞擊后提高吸收沖擊力和輕量化，在方向盤(pán)和坐椅上使用鎂合金。
化學(xué)處理
鎂合金的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜按溶液可分為：鉻酸鹽系、有機(jī)酸系、磷酸鹽系、KMnO4系、
稀土元素系和錫酸鹽系等。
傳統(tǒng)的鉻酸鹽膜以Cr為骨架的結(jié)構(gòu)很致密，含結(jié)構(gòu)水的Cr則具有很好的自修復(fù)功能，耐蝕性很強(qiáng)。但Cr具有較大的毒性，廢水處理成本較高，開(kāi)發(fā)無(wú)鉻轉(zhuǎn)化處理勢(shì)在必行。鎂合金在KMnO4溶液中處理可得到無(wú)定型組織的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜，耐蝕性與鉻酸鹽膜相當(dāng)。堿性錫酸鹽的化學(xué)轉(zhuǎn)化處理可作為鎂合金化學(xué)鍍鎳的前處理，取代傳統(tǒng)的含Cr、F或CN等有害離子的工藝。化學(xué)轉(zhuǎn)化膜多孔的結(jié)構(gòu)在鍍前的活化中表現(xiàn)出很好的吸附性，并能改鍍鎳層的結(jié)合力與耐蝕性。
有機(jī)酸系處理所獲得的轉(zhuǎn)化膜能同時(shí)具備腐蝕保護(hù)和光學(xué)、電子學(xué)等綜合性能，在化學(xué)轉(zhuǎn)化處理的新發(fā)展中占有很重要的地位。
化學(xué)轉(zhuǎn)化膜較薄、軟，防護(hù)能力弱，一般只用作裝飾或防護(hù)層中間層。
陽(yáng)極氧化
陽(yáng)極氧化可得到比化學(xué)轉(zhuǎn)化更好的耐磨損、耐腐蝕的涂料基底涂層，并兼有良好的結(jié)合力、電絕緣性和耐熱沖擊等性能，是鎂合金常用的表面處理技術(shù)之一。
傳統(tǒng)鎂合金陽(yáng)極氧化的電解液一般都含鉻、氟、磷等元素，不僅污染環(huán)境，也損害人類健康。近年來(lái)研究開(kāi)發(fā)的環(huán)保型工藝所獲得的
氧化膜耐腐蝕等性能較經(jīng)典工藝Dow17和HAE有大程度的提高。優(yōu)良的耐蝕性來(lái)源于陽(yáng)極氧化后Al、Si等元素在其表面均勻分布，使形成的氧化膜有很好的致密性和完整性。
一般認(rèn)為氧化膜中存在的孔隙是影響鎂合金耐蝕性能的主要因素。研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)向陽(yáng)極氧化溶液中加入適量的硅-鋁溶膠成分，一定程度上能改善氧化膜層厚度、致密度，降低孔隙率。而且溶膠成分會(huì)使成膜速度出現(xiàn)階段性快速和緩慢增長(zhǎng)，但基本上不影響膜層的X射線衍射相結(jié)構(gòu)。
但陽(yáng)極氧化膜的脆性較大、多孔，在復(fù)雜工件上難以得到均勻的氧化膜層。
金屬涂層
鎂及鎂合金是最難鍍的金屬，其原因如下：
（1）鎂合金表面極易形成的氧化鎂，不易清除干凈，嚴(yán)重影響鍍層結(jié)合力；
（2）鎂的電化學(xué)活性太高，所有酸性鍍液都會(huì)造成鎂基體的迅速腐蝕，或與其它金屬離子的置換反應(yīng)十分強(qiáng)烈，置換后的鍍層結(jié)合十分松散；
（3）第二相（如稀土相、γ相等）具有不同的電化學(xué)特性，可能導(dǎo)致沉積不均勻；
（4）鍍層標(biāo)準(zhǔn)電位遠(yuǎn)高于鎂合金基體，任何一處通孔都會(huì)增大腐蝕電流，引起嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕，而鎂的電極電位很負(fù)，施鍍時(shí)造成針孔的析氫很難避免；
（5）鎂合金鑄件的致密性都不是很高，表面存在雜質(zhì)，可能成為鍍層孔隙的來(lái)源。
因此，一般采用化學(xué)轉(zhuǎn)化膜法先浸鋅或錳等，再鍍銅，然后再進(jìn)行其它電鍍或化學(xué)鍍處理，以增加鍍層的結(jié)合力。鎂合金電鍍層有Zn、Ni、Cu-Ni-Cr、Zn-Ni等涂層，化學(xué)鍍層主要是Ni-P、Ni-W-P等鍍層。
單一化學(xué)鍍鎳層有時(shí)不足以很好地保護(hù)鎂合金。有研究通過(guò)將化學(xué)鍍Ni層與堿性電鍍Zn-Ni鍍層組合，約35μm厚的鍍層經(jīng)
鈍化后可承受800-1000h的中性鹽霧腐蝕。也有人采用化學(xué)鍍鎳作為底層，再用直流
電鍍鎳能得到微晶鎳鍍層，平均結(jié)晶顆粒大小為40nm，因晶粒的細(xì)化而使鍍層孔隙率大大降低，結(jié)構(gòu)更致密。
電鍍或化學(xué)鍍是同時(shí)獲得優(yōu)越耐蝕性和電學(xué)、電磁學(xué)和裝飾性能的表面處理方法。缺點(diǎn)是前處理中的Cr、F及鍍液對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重；鍍層中多數(shù)含有
重金屬元素，增加了回收的難度與成本。由于鎂基體的特性，對(duì)結(jié)合力還需要改善。
激光處理
激光處理主要有激光
表面熱處理和激光表面合金化兩種。
激光表面熱處理又稱為
激光退火，實(shí)際上是一種表面快速凝固處理方式。而激光表面合金化是一種基于激光表面熱處理的新技術(shù)。激光表面合金化能獲得不同硬度的合金層，具有冶金結(jié)合的界面。利用激光輻照源的熔覆作用在高純鎂合金上還可制得單層和多層合金化層。
采用寬帶激光在鎂合金表面制備Cu-Zr-Al合金熔覆涂層時(shí)，由于涂層中形成的多種
金屬間化合物的增強(qiáng)作用，使合金涂層具有高的硬度、彈性模量、耐磨性和耐蝕性。而由于稀土元素Nd的存在，在經(jīng)過(guò)激光快速熔凝處理之后得到的激光多層涂敷，晶粒得到明顯細(xì)化，能提高熔覆層的致密性和完整性。
激光處理能處理復(fù)雜幾何形狀的表面，但鎂合金在激光處理時(shí)易發(fā)生氧化、蒸發(fā)和產(chǎn)生汽化、氣孔以及熱應(yīng)力等問(wèn)題，設(shè)計(jì)正確的處理工藝至關(guān)重要
[1] 。
其他處理
離子注入是在高真空狀態(tài)下，在十至數(shù)百KV電壓的靜電場(chǎng)作用下，經(jīng)加速的高能離子（Al、Cr、Cu等）以高速?zèng)_擊要處理的表面而注入樣品內(nèi)部的方法。注入的離子被中和并留在樣品固溶體的空位或間隙位置，形成非平衡表面層。
有研究認(rèn)為耐蝕性能的提高是由于自然氧化物的致密化、注入離子的輻射和形成鎂的氮化物的結(jié)果。所得改性層的性能與所注入離子的量和改性層的厚度有關(guān)，而基體表面的MgO對(duì)改性層的耐蝕性能的提高也有一定的促進(jìn)作用。
氣相沉積即蒸發(fā)沉積涂層，有
物理氣相沉積(PVD）和
化學(xué)氣相沉積(CVD）兩種。它是利用能使鎂合金中的Fe、Mo、Ni等雜質(zhì)含量大幅度降低，同時(shí)利用涂層覆蓋基體的各種缺陷，避免形成局部腐蝕電池，從而達(dá)到改善防腐性能的目的。
與鎂合金的其他表面處理技術(shù)相比，有機(jī)涂層保護(hù)技術(shù)具有品種和顏色多樣、適應(yīng)性廣、成本低、工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。目前廣泛使用的主要是溶劑型的有機(jī)涂料。粉末型的有機(jī)涂層因無(wú)溶劑，和具備污染少、厚度均勻以及較佳耐蝕性能等特點(diǎn)，近幾年來(lái)在汽車、電腦殼體等鎂合金部件上的應(yīng)用較受歡迎。
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