鎂是地球上儲(chǔ)量最豐富的輕金屬元素之一，鎂的比重是1.74g/cm3，只有鋁的2/3、鈦的2/5、鋼的1/4;鎂合金比鋁合金輕36%、比鋅合金輕73%、比鋼輕77%。
鎂具有比強(qiáng)度、比剛度高，導(dǎo)熱導(dǎo)電性能好,并具有很好的電磁屏蔽、阻尼性、減振性、切削加工性以及加工成本低、加工能量?jī)H為鋁合金的70%和易于回收等優(yōu)點(diǎn)。
鎂合金的比強(qiáng)度高于鋁合金和鋼，略低于比強(qiáng)度最高的纖維增強(qiáng)塑料;比剛度與鋁合金和鋼相當(dāng),遠(yuǎn)高于纖維增強(qiáng)塑料;耐磨性能比低碳鋼好得多,已超過(guò)壓鑄鋁合金A380;減振性能、磁屏蔽性能遠(yuǎn)優(yōu)于鋁合金。
鎂物理性能
除了比重低，鎂還有很多其它的良好的物理特性，使之在汽車(chē)結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用中，有時(shí)比鋁和塑料更有應(yīng)用價(jià)值。鎂物理性能的主要優(yōu)點(diǎn)是：比鋁高30倍的減振性能; 比塑料高200倍的導(dǎo)熱性能; 其熱膨脹性能只有塑料的1/2。
鎂機(jī)械性能的優(yōu)點(diǎn)
和壓鑄鋁合金相比，鎂除了上述物理性能等優(yōu)點(diǎn)，還具有較高的機(jī)械性能。鎂的強(qiáng)度和剛度要明顯好于塑料，延伸率和沖擊抗力則明顯好于壓鑄鋁合金。
鎂機(jī)械性能的缺點(diǎn)
鎂的強(qiáng)度和硬度比鋼低很多。它的拉斷強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度也比鋁低，見(jiàn)下表3。但是，它的性能重量比(性能/比重)要明顯好于所比較的其它材料。從絕對(duì)值講，鋼的性能是所有汽車(chē)材料中最好的。但鎂的屈服強(qiáng)度比是鋼的二倍，模量比幾乎相同。更有利的是，鎂部件在設(shè)計(jì)和鑄造時(shí)，可通過(guò)變化截面，布置加強(qiáng)筋和改善表面特性，來(lái)減輕材料性能低的不利因素，以保證鎂部件的質(zhì)量和耐用性。
鎂加工性能的優(yōu)點(diǎn)
鎂有很好的加工性能，也就是說(shuō)有很好的鑄造性能。和其它材料比，它的制造成本很低，見(jiàn)表4，值得重視的是，盡管每公斤鎂錠的價(jià)格要比鋁和鐵貴一些，但它單位體積的成品價(jià)格幾乎是一樣的。
鎂的物理化學(xué)特性使其比鋁更適合壓鑄大型部件。鎂單位體積的熔化潛熱只有鋁的2/3，比熱只有鋁的3/4，并且有非常低的溶鐵性。這些特性使鎂壓鑄件達(dá)到和鋁幾乎相同的生產(chǎn)成本/每公斤。如果再應(yīng)用生產(chǎn)效率很高的 HOT RUNNER 技術(shù)(例如 THIXOMAT的最新成果)，鎂壓鑄部件的生產(chǎn)成本比鋁還要低很多。
鎂合金在汽車(chē)工業(yè)的應(yīng)用
近二十年來(lái)，世界汽車(chē)產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，年均增長(zhǎng)率為2.5%。汽車(chē)工業(yè)發(fā)展程度是一個(gè)國(guó)家發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志之一，而金屬材料是汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。出于節(jié)能與環(huán)保的要求，汽車(chē)設(shè)計(jì)專家們想方設(shè)法減輕汽車(chē)體重，以達(dá)到減少汽油消耗和廢氣排放量的雙重效果。鎂合金作為最輕的結(jié)構(gòu)材料，能滿足日益嚴(yán)格的節(jié)能的尾氣排放的要求;可生產(chǎn)出重量輕、耗油少、環(huán)保型的新型汽車(chē)。鎂合金汽車(chē)零件的好處可簡(jiǎn)單歸納為：
密度小，可減輕整車(chē)重量，間接減少燃油消耗量;
鎂的比強(qiáng)度高于鋁合金和鋼，比剛度接近鋁合金和鋼，能夠承受一定的負(fù)荷;
鎂具有良好的鑄造性和尺寸穩(wěn)定性，容易加工，廢品率低;
鎂具有良好的阻尼系數(shù)，減振量大于鋁合金和鑄鐵，用于殼體可降低噪聲，用于座椅、輪圈可以減少振動(dòng)，提高汽車(chē)的安全性和舒適性。
鎂合金在汽車(chē)上用作零部件的歷史約有70年。早在1930年就用于一輛賽車(chē)上的活塞和歐寶汽車(chē)上的油泵箱，之后用量和應(yīng)用部位逐漸增加。六十年代在有的車(chē)種上用量達(dá)到23千克，主要用作閥門(mén)殼、空氣清潔箱、制動(dòng)器、離合器、踏板架等。八十年代初，由于采用新工藝，嚴(yán)格限制了鐵、銅、鎳等雜質(zhì)元素的含量，鎂合金的耐蝕性得到了解決，同時(shí)，成本下降又大大促進(jìn)了鎂合金在汽車(chē)上的應(yīng)用。從九十年代開(kāi)始，歐美、日本、韓國(guó)的汽車(chē)商都逐漸開(kāi)始把鎂合金用于許多汽車(chē)零件上。
鎂合金壓鑄件在汽車(chē)上的應(yīng)用已經(jīng)顯示出長(zhǎng)期的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。在過(guò)去十年里，其年增長(zhǎng)速度超過(guò)15%。在歐洲，已經(jīng)有300種不同的鎂制部件用于組裝汽車(chē)，每輛歐洲生產(chǎn)的汽車(chē)上平均使用2.5kg鎂。樂(lè)觀的估計(jì)認(rèn)為，出于減重的需求，每輛汽車(chē)對(duì)鎂的需求將提高至70—120kg。
目前，汽車(chē)儀表、座位架、方向操縱系統(tǒng)部件、引擎蓋、變速箱、進(jìn)氣歧管、輪轂、發(fā)動(dòng)機(jī)和安全部件上都有鎂合金壓鑄產(chǎn)品的應(yīng)用。
無(wú)論是在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外，鎂的應(yīng)用主要集中在鋁合金生產(chǎn)、壓鑄生產(chǎn)、煉鋼脫硫三大領(lǐng)域，還用在稀土合金、金屬還原及其他領(lǐng)域。
由于鎂的密度小，比強(qiáng)度高，并能與鋁、銅、鋅等金屬構(gòu)成高強(qiáng)度合金，因此，鎂是重要的合金元素。世界上鎂的最大消費(fèi)領(lǐng)域是作鋁合金添加元素。2002年世界主要地區(qū)原鎂消費(fèi)中，共用了14.56萬(wàn)噸鎂生產(chǎn)鋁合金，占原鎂消費(fèi)總量的40%;我國(guó)2003年共用2.1萬(wàn)噸鎂作為鋁合金添加元素，占消費(fèi)總量的41%。一般來(lái)說(shuō)，鎂與原鋁的消費(fèi)比率約為0.4%。
2002年世界主要地區(qū)原鎂消費(fèi)中，壓鑄占35%。在鎂壓鑄生產(chǎn)行業(yè)中，北美、拉美、西歐用量最多，因?yàn)槠?chē)制造業(yè)促進(jìn)了市場(chǎng)對(duì)鎂需求量的增長(zhǎng)。有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，在過(guò)去10年里，鎂合金壓鑄件在汽車(chē)上的使用量上升了15%左右，而且這種發(fā)展趨勢(shì)還會(huì)繼續(xù)。
歐美、俄羅斯等地區(qū)和國(guó)家的不少鋼廠都采用鎂脫硫。2002年世界主要地區(qū)原鎂消費(fèi)中，5.73萬(wàn)噸用于煉鋼脫硫，占總量的15.70%。我國(guó)2003年鋼鐵脫硫用鎂8000噸，占總消費(fèi)量的15.62%。使用鎂粒的脫硫效果比碳化鈣好，雖然鎂的價(jià)格比碳化鈣高，但其用量?jī)H為碳化鈣的1/6—1/7，鎂脫硫總費(fèi)用較碳化鈣經(jīng)濟(jì)。一般來(lái)說(shuō)，噸鋼消耗鎂粒0.4—0.5公斤，脫硫后含硫量0.001—0.005%。
使用鎂犧牲陽(yáng)極進(jìn)行陰極保護(hù)，是一種有效的防止金屬腐蝕的方法，鎂犧牲陽(yáng)極具有以下特點(diǎn)：防腐性能好、不需外加直流電源、安裝后自動(dòng)運(yùn)行、不需維護(hù)、占地面積少、工程費(fèi)用低、與外界環(huán)境不發(fā)生任何干擾。鎂犧牲陽(yáng)極廣泛用于石油管道、天燃?xì)?、煤氣管道和?chǔ)罐;港口、船舶、海底管線、鉆井平臺(tái);機(jī)場(chǎng)、停車(chē)場(chǎng)、橋梁、發(fā)電廠、市政建設(shè)、水處理廠、石化工廠、冶煉廠、加油站的腐蝕防護(hù)以及熱水器、換熱器、蒸發(fā)器、鍋爐等設(shè)備。
在人體細(xì)胞內(nèi)，鎂是第二重要的陽(yáng)離子，它能激活體內(nèi)多種酶抑制神經(jīng)異常興奮性，維持核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，參與體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成、肌肉收縮及體溫調(diào)節(jié)。近代研究證實(shí)，動(dòng)脈硬化、心腦血管病、高血壓、糖尿病、白內(nèi)障、婦女痛經(jīng)、骨質(zhì)疏松、抑郁癥均與缺鎂有關(guān)。鎂在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越受重視。