鎂，屬于元素周期表上的IIA族堿土金屬元素，化學(xué)元素符號(hào)是Mg，原子序數(shù)是12，是一種銀白色的堿土金屬。 在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，鎂的熔點(diǎn)為650℃，沸點(diǎn)為 1090℃。鎂 的密度小，具有銀白色光澤，略有延展性。鎂資源豐富， 主要以菱鎂礦、白云石、光鹵石、橄欖石和蛇紋石等礦石存在，或以MgCl2存在于鹽湖和海水中。鎂礦石儲(chǔ)量豐富， 鎂在地殼中含量居第8位，約占地殼質(zhì)量的2.35%，亦是宇宙中第九多元素。

　　我國(guó)是世界上鎂資源為豐富的國(guó)家，可利用的鎂儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的70%，我國(guó)的鎂產(chǎn)量和出口量已連續(xù)十年居世界第一。我國(guó)鎂礦石類型全儲(chǔ)量大且分布廣。菱鎂 礦儲(chǔ)量居世界首位 , 已探明菱鎂礦資源總量34億噸 , 占世界的33.8%。我國(guó)4大鹽湖區(qū)鎂鹽礦產(chǎn)資源的遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)數(shù)十億噸，其中，青海鹽湖含有氯化鎂32億噸 , 硫酸鎂16 億噸。我國(guó)的鎂資源，真可謂用之不竭。

　　鎂合金是以鎂為基體加入其它元素組成的合金。常用的合金元素是鋁、鋅、錳和鋯等，其它合金元素包括釓、 釔、鍶、錫、鈰、鈣、鑭、釹、鋰、鈧等，雜質(zhì)元素主要為鐵、硅、鎳、銅等。鎂合金不僅具有鎂的各種特性，同時(shí)可以提高或改善其力學(xué)、物理、化學(xué)等性能，滿足不同領(lǐng)域和目標(biāo)的需求。鎂合金按制造工藝一般分為鑄造鎂合金和變形鎂合金；按主要合金成分一般分為Mg-Al-Zn系鎂合金、Mg-Zn-Zr系鎂合金、Mg-Mn系鎂合金、Mg-RE合金等； 按功能特性一般分為結(jié)構(gòu)鎂合金和功能鎂合金。功能鎂合金又可分為生物醫(yī)用鎂合金、高阻尼鎂合金、電磁屏蔽鎂合金、導(dǎo)熱鎂合金、電池用鎂合金等。鎂及鎂合金產(chǎn)品還包括鎂基復(fù)合材料、鎂基儲(chǔ)氫材料、鎂犧牲陽(yáng)極、鎂粉等。

　　鎂合金材料具有優(yōu)異的性能，正受到越來(lái)越多的廣泛 關(guān)注，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　1. 鎂合金具有高的比強(qiáng)度。鎂合金的密度只有1.78g/ cm3左右，抗拉強(qiáng)度一般在200-500MPa之間。鎂合金的比強(qiáng)度顯著高于鋼鐵和鋁合金，因此是國(guó)際公認(rèn)有潛力的 輕量化材料之一，節(jié)能減排效益極其顯著。

　　2. 鎂合金具有高的阻尼性能，阻尼性能一般是鋁合金的50倍以上，鋼的25倍以上，使用鎂合金可以帶來(lái)顯著的減振效果。在純鎂中添加適量 Zr、Ni、Si、Mn、Cu 等合金元素，以及結(jié)合塑性變形與熱處理等方法，不僅極大地改善鎂合金力學(xué)性能，還使其阻尼和力學(xué)性能得到平衡優(yōu)化。

　　3. 鎂合金具有高的導(dǎo)熱性能和散熱性能。室溫下純鎂的熱導(dǎo)率為158W/(m?K)，添加合金元素后，鎂合金的熱導(dǎo)率降低，但Mg-Zn系和Mg-Mn系變形鎂合金的熱導(dǎo)率仍可達(dá)到110-140W/(m?K)，具有較高的導(dǎo)熱性能。盡管鎂合金的熱導(dǎo)率稍低于鋁合金，但其總體散熱性能優(yōu)于鋁合金。

　　4. 鎂合金具有好的電磁屏蔽性能。常規(guī)商用Mg-AlZn、Mg-Zn-Zr和Mg-Al-Mn等系列鎂合金在30-1500MHz頻 率范圍內(nèi)的電磁屏蔽效能一般可達(dá)50dB以上，盡管低于銅 合金，但明顯優(yōu)于部分鋁合金。利用微量合金化并結(jié)合塑性變形與熱處理等手段，優(yōu)化鎂合金的電磁屏蔽性能，在30-1500MHz頻率范圍內(nèi)可達(dá)75dB以上，可使鎂合金材料 滿足更高的使用要求。

　　5. 鎂合金有良好的能源特性，作為儲(chǔ)氫材料和電池負(fù)極材料展現(xiàn)出巨大的潛力。純鎂的理論儲(chǔ)氫量高達(dá)7.6%， 儲(chǔ)氫能力強(qiáng)，鎂被認(rèn)為是有發(fā)展前途的固態(tài)儲(chǔ)氫介質(zhì)。同時(shí)，金屬鎂標(biāo)準(zhǔn)電極電位低（約為-2.37V）、密度小， 是理想的電池負(fù)極材料。以鎂作為電池負(fù)極材料的電池具有很高的理論比容量（2.22Ah·g-1），且成本低、無(wú)毒害、功率高。

　　6. 鎂合金是一種環(huán)境友好材料。鎂自身沒(méi)有化學(xué)毒性， 是人體必須的元素，在人體內(nèi)含量排位第四，含量?jī)H次于鈣、 鈉、鉀，參與人體許多重要新陳代謝過(guò)程。鎂具有良好的生物相容性，可以應(yīng)用于醫(yī)用材料領(lǐng)域。鎂及鎂合金的腐蝕產(chǎn)物Mg(OH)2對(duì)環(huán)境無(wú)污染和毒害作用。

　　鎂合金是世界上輕的工程結(jié)構(gòu)材料，在交通工具、3C產(chǎn)品、航空航天、軍工裝備、通用機(jī)械、能源等領(lǐng)域正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

　　隨著全球資源和能源危機(jī)加劇，鎂合金材料應(yīng)用是緩解金屬礦資源危機(jī)、降低能耗和污染、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑之一。以汽車行業(yè)為例，據(jù)測(cè)算，汽車所用燃料的60%消耗于汽車自重，汽車自重減10％，耗油將減 少8-10%，如果每輛汽車能使用70公斤鎂，CO2的年排放量就能減少30％以上。因此，鎂合金的規(guī)?；瘧?yīng)用將帶來(lái)顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

　　鎂合金是國(guó)際公認(rèn)有潛力的輕量化材料之一，發(fā)展和應(yīng)用潛力巨大，被譽(yù)為21世紀(jì)綠色材料，受到了世界各國(guó)的高度關(guān)注。美國(guó)、德國(guó)、日本、澳大利亞等已將鎂及 鎂合金上升為國(guó)家戰(zhàn)略，我國(guó)也將其列入國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃和《中國(guó)制造 2025》的重要內(nèi)容。

　　近年來(lái)，制約鎂合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成本與環(huán)境因素已顯著改善，鎂合金新材料發(fā)展和加工技術(shù)創(chuàng)新方面有了重要突破，鎂合金產(chǎn)品市場(chǎng)認(rèn)同度不斷增加，新的應(yīng)用領(lǐng)域不斷形成，可以說(shuō)鎂合金產(chǎn)業(yè)發(fā)展正處于非常好的機(jī)遇期。預(yù)期未來(lái)20年是世界鎂合金生產(chǎn)和消費(fèi)的高速增長(zhǎng)期，鎂極其有望成為繼鋼、鋁之后的第三大基本金屬材料。

　　作者：陳先華 、 宋江鳳（重慶大學(xué)國(guó)家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心 ）