鎂 ? ? ? ?鎂，英文名稱Magnesium，是一種金屬元素，化學(xué)符號(hào)是Mg，原子序數(shù)是12，是一種銀白色的堿土金屬。鎂是地球的地殼中第八豐富的元素，亦是宇宙中第九多元素。鎂是地球上儲(chǔ)量最豐富的輕金屬元素之一，鎂蘊(yùn)藏量豐富，在宇宙中含量第八，在地殼中含量豐度2%。含鎂礦物主要來(lái)自白云巖、菱鎂礦、水鎂礦和橄欖石等。海水、天然鹽湖水也是含鎂豐富的資源。中國(guó)是世界上鎂資源最為豐富的國(guó)家，鎂資源礦石類型全，分布廣，儲(chǔ)量產(chǎn)量均居世界第一。鎂合金具有比強(qiáng)度、比剛度高，導(dǎo)熱導(dǎo)電性能好,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和易于回收等優(yōu)點(diǎn)。 ? 基本屬性 ? ? ? 鎂屬于元素周期表上的IIA族堿土金屬元素，密度為1.74g/cm3，熔點(diǎn)為650℃，沸點(diǎn)為1090℃，化合價(jià)+2，電離能7.646電子伏特，具有銀白色光澤，是輕金屬之一，具有延展性，能與熱水反應(yīng)放出氫氣，燃燒時(shí)能產(chǎn)生眩目的白光， 在空氣中，鎂的表面會(huì)生成一層很薄的氧化膜，使空氣很難與它反應(yīng)。 化學(xué)性質(zhì) ? ? ? ?具有比較強(qiáng)的還原性，能與沸水反應(yīng)放出氫氣，燃燒時(shí)能產(chǎn)生眩目的白光，鎂與氟化物、氫氟酸和鉻酸不發(fā)生作用，也不受苛性堿侵蝕，但極易溶解于有機(jī)和無(wú)機(jī)酸中，鎂能直接與氮、硫和鹵素等化合，包括烴、醛、醇、酚、胺、脂和大多數(shù)油類在內(nèi)的有機(jī)化學(xué)藥品與鎂僅僅輕微地或者根本不起作用。但和鹵代烴在無(wú)水的條件下反應(yīng)卻較為劇烈（生成格氏試劑）鎂能和二氧化碳發(fā)生燃燒反應(yīng)，因此鎂燃燒不能用二氧化碳滅火器滅火。鎂由于能和N?和O2反應(yīng)，所以鎂在空氣中燃燒時(shí)，劇烈燃燒發(fā)出耀眼白光，放熱，生成白色固體。在食醋中的變化為快速冒出氣泡，浮在醋液面上，逐漸消失。一些煙花和照明彈里都含有鎂粉，就是利用了鎂在空氣中燃燒能發(fā)出耀眼的白光的性質(zhì)。 鎂的發(fā)現(xiàn) ? ? ? ?第一個(gè)確認(rèn)鎂是一種元素的是Joseph Black，在愛(ài)丁堡（英國(guó)）于1755年。他辨別了石灰（氧化鈣，CaO）中的苦土（氧化鎂，MgO），然而兩者各自都是由加熱類似于碳酸鹽巖，菱鎂礦和石灰石來(lái)制取。另一種鎂礦石叫做海泡石（硅酸鎂），于1799年由Thomas Henry報(bào)告，他說(shuō)這種礦石更多的用于制作煙斗，在土耳其。 不純凈的鎂金屬在1792年由Anton Rupprecht首次制取，他加熱苦土和木炭的混合物。純凈但非常小量的金屬鎂在1808年由Humphry Davy電解氧化鎂制取。然而，是法國(guó)科學(xué)家Antoine-Alexandre-Brutus Bussy使用氯化鈉和鉀反應(yīng)制取了相當(dāng)大量的金屬鎂于1831年，之后他開始研究它的特性。 制備方法 ? ? ? ?目前鎂冶煉的方法主要有兩種：一是從尖晶石、鹵水或海水中將含有氯化鎂的溶液經(jīng)脫水或焙融氯化鎂熔體,之后進(jìn)行電解，此法稱為電解法；二是用硅鐵對(duì)從碳酸鹽礦石中經(jīng)煅燒產(chǎn)生的氧化鎂進(jìn)行熱還原，此法稱為熱還原法（又稱皮江法）。 ? ? ?（一）電解法 ? ? ? ?電解法煉鎂的原理是在高溫下電解熔融的無(wú)水氯化鎂,使之分解成金屬鎂和氯氣。高溫情況下水對(duì)熔鹽性質(zhì)的影響是致命的，因此，高純度的無(wú)水氯化鎂是電解法制鎂關(guān)鍵所在。依據(jù)所用原料及處理原料的方法不同,電解法煉鎂又可細(xì)分為以下幾種具體的方法：道烏法、光鹵石法、氧化鎂氯化法、AMC法、諾斯克法。 ? ? ? ?電解法因?yàn)槠渖a(chǎn)工藝先進(jìn),能耗較低的優(yōu)點(diǎn),是一種極具發(fā)展前景的煉鎂方法。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家80%以上的金屬鎂是通過(guò)電解法生產(chǎn)。 ? ? ? 以菱鎂礦為原料，用熔鹽電解法煉鎂生產(chǎn)金屬鎂的方法。采用菱鎂礦為原料不僅能為電解提供優(yōu)質(zhì)的煉鎂原料，而且還能利用電解鎂副產(chǎn)的氯氣。 ? ? ? 海水提鎂，氯化鎂可以從海水中提取，每立方英里海水含有約120億磅鎂。 ? ? ?（二）熱還原法 ? ? ? ?熱還原法是我國(guó)生產(chǎn)金屬鎂的重要方法，因?yàn)闊徇€原法煉鎂工藝流程短、投資少、建廠快、成本較低，但是熔煉技術(shù)比較落后、生產(chǎn)過(guò)程中資源能源消耗比較大，污染比較嚴(yán)重。 熱還原法煉鎂的實(shí)質(zhì)是在高溫和真空條件下,有氧化鈣存在時(shí),通過(guò)硅(或鋁)還原氧化鎂生成鎂蒸氣,與反應(yīng)生成的固體硅酸二鈣(2CaO·SiO2)相互分離,并經(jīng)冷凝得到結(jié)晶鎂。該工藝過(guò)程可分為白云石煅燒、原料制備、還原和精煉四個(gè)階段。 基本用途 ? ? ?（一）原鎂的應(yīng)用 ? ? ? ?原鎂的應(yīng)用主要集中在鎂合金生產(chǎn)，煉鋼脫硫，還用在稀土合金、金屬還原、腐蝕保護(hù)及其他領(lǐng)域。很多鋼廠都采用鎂脫硫，使用鎂粒的脫硫效果比碳化鈣好；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)極廣泛用于石油管道、天燃?xì)?、煤氣管道和?chǔ)罐、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。 ? ? ?（二）鎂合金的應(yīng)用 ? ? ? ?鎂合金具有良好的輕量性，切削性，耐蝕性，減震性，尺寸穩(wěn)定和耐沖擊性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)質(zhì)于其他材料。這些特性使得鎂合金在廣泛領(lǐng)域都有應(yīng)用，比如交通運(yùn)輸領(lǐng)域，電子工業(yè)，醫(yī)療領(lǐng)域，軍事工業(yè)等，這種趨勢(shì)只增不減。尤其在3C產(chǎn)品（計(jì)算機(jī)類Computer、消費(fèi)類電子產(chǎn)品Consumer Electronic Product、通訊類Communication）、高鐵、汽車、自行車、航空航天、建筑裝飾、手持工具、醫(yī)療康復(fù)器械等領(lǐng)域應(yīng)用前景好、潛力大，已經(jīng)成為未來(lái)新型材料的發(fā)展方向之一。工信部在指定“十二五”期間支持發(fā)展的400多種新材料目錄中，與鎂相關(guān)的就有12個(gè)。 應(yīng)用領(lǐng)域 （一）交通運(yùn)輸 1.汽車 ? ? ? 鎂合金已被發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛用于汽車儀表板、座椅支架、變速箱殼體、方向操縱系統(tǒng)部件、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、車門、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、框架等零部件上。用鎂合金制造汽車零部件，可以顯著減輕車重，降低油耗，減少尾氣排放量，提高零部件的集成度，提高汽車設(shè)計(jì)的靈活性等。通常汽車自重每減輕10%，燃油效率可提高5.5%，廢氣排放相應(yīng)減少。隨著技術(shù)的發(fā)展，鎂合金在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用范圍會(huì)更廣。 2.高速列車 ? ? ? ?憑借著速度快、能耗低、環(huán)境舒適的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，高鐵在現(xiàn)代運(yùn)輸手段中占據(jù)著極其重要的位置。為了保證這些方面特性的優(yōu)化，列車輕量化是非常必要的技術(shù)，鎂合金自然擔(dān)起了這份重任。目前，法國(guó)、日本、中國(guó)等多個(gè)國(guó)家的高鐵，已經(jīng)在大量使用鎂合金制作零部件，成為了高速列車輕量化的關(guān)鍵材料。 3.摩托車、自行車 ? ? ? ?我國(guó)是摩托車、自行車生產(chǎn)消費(fèi)大國(guó)，使用鎂合金部件不僅能減輕車身重量，提高整車加速制動(dòng)性能，還能降低能耗，提升操控靈敏度和舒適性。在自行車應(yīng)用方面跟不必多講，非?；鸨墓蚕韱诬?，為了減輕車身重量，大量使用了鎂合金部件。 ? ? ?（二）航空航天 ? ? ? ?從20世紀(jì)開始，鎂合金就在航空航天領(lǐng)域得到應(yīng)用。出于鎂合金可以大大改善飛行器的氣體動(dòng)力學(xué)性能并能明顯減輕其結(jié)構(gòu)重量，許多部件用其制作。一般航空用鎂合金主要是板材和擠壓型材，少部分是鑄件。目前鎂合金在航空的應(yīng)用領(lǐng)域包括各種民用、軍用飛機(jī)的民動(dòng)機(jī)零部件、螺旋槳、齒輪箱、支架結(jié)構(gòu)及火箭、導(dǎo)彈和衛(wèi)星的一些零部件等，隨著鎂合金生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，性能會(huì)不斷提高，應(yīng)用范圍也會(huì)不斷擴(kuò)大。 ? ? ?（三）軍工 ? ? ? ?軍事裝備中使用鎂合金可以提高結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度，減輕裝備重量，提高武器命中率。同時(shí)，鎂合金能夠滿足航空航天等高科技領(lǐng)域?qū)Σ牧衔搿p震、防輻射的要求，明顯改善飛行器的氣體動(dòng)力學(xué)性能和減輕結(jié)構(gòu)重量。因而在制造飛機(jī)和陸地車輛的柜架、壁板、支架、輪轂，以及發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體、缸蓋箱和活塞等零件時(shí)，經(jīng)常使用鎂合金，同時(shí)，鎂合金也被用于制造一些軍事裝備，例如掩體支架、迫擊炮底、殲擊機(jī)、轟炸機(jī)、直升機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、地空導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、飛船上等等均選用了鎂合金構(gòu)件。?隨著鎂合金研究的深入及材料性能的提高, 鎂合金在兵器中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多。 ? ? （四）電子通信 ? ? ? 電子信息行業(yè)由于數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)電子及通訊產(chǎn)品的高度集成化、輕薄化、微型化和符合環(huán)保要求越來(lái)越高。工程顏料曾作為主要材料，但其強(qiáng)度終究無(wú)法與金屬相比。鎂合金具有優(yōu)異的薄壁鑄造性能，其壓鑄件的壁厚可達(dá)0.6~1.0mm，并保持一定的強(qiáng)度、剛度和抗撞能力，這非常有利于產(chǎn)品超薄、超輕和微型化的要求，這是工程顏料無(wú)法比擬的。 目前用鎂合金制作零部件的電器產(chǎn)品有照相機(jī)、攝影機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦、移動(dòng)電話、電視機(jī)、等離子顯示器、硬盤驅(qū)動(dòng)器等。以筆記本電腦、手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)為代表的3C 產(chǎn)品朝著輕、薄、短、小方向發(fā)展的推動(dòng)下，鎂合金的應(yīng)用得到了持續(xù)增長(zhǎng)。 ? ? （五）醫(yī)療 ? ? ? 在醫(yī)療領(lǐng)域，鎂首先被作為整形外科生物材料進(jìn)入，因其很多的特點(diǎn)和屬性，使鎂植入物及類似應(yīng)用程序成為非常具有吸引力的選擇。早期，不銹鋼、鈦合金和鈷鉻合金等?用于醫(yī)用植入金屬材料，其優(yōu)勢(shì)在于其良好的耐腐蝕性，可在體內(nèi)長(zhǎng)期保持整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。然而，植入這些金屬材料后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，會(huì)讓許多患者痛苦不已。因?yàn)檫@些材料無(wú)法與身體融合，有害金屬離子溶出，引發(fā)人體過(guò)敏，病愈后需通過(guò)二次手術(shù)將其取出。 因此，能夠生物降解的醫(yī)用金屬材料就成為植入材料未來(lái)的研究與發(fā)展方向，而與人體骨骼密度最為接近的鎂合金有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)（鎂合金密度約為1.7g/cm3、人體骨骼密度約為1.75 g/cm3）。 鎂合金容易加工成形，并且具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能以及獨(dú)特的生物降解功能，而鎂又是人體所必需的宏量金屬元素之一，因此鎂合金是醫(yī)用金屬材料的不二選擇。鎂合金的彈性模量約為45GPa，也接近于人體骨骼（10~40GPa），能有效緩解甚至避免“應(yīng)力遮擋效應(yīng)”；鎂合金在人體中釋放出的鎂離子還可促進(jìn)骨細(xì)胞的增殖及分化，促進(jìn)骨骼的生長(zhǎng)和愈合。不僅如此，鎂合金的加工性能遠(yuǎn)優(yōu)于聚乳酸、磷酸鈣等其他類型可降解植入材料，因此其在心血管支架方面也具有臨床應(yīng)用價(jià)值。 ? ? ?（六）化學(xué)化工領(lǐng)域 ? ? ? ?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)極廣泛用于石油管道、天燃?xì)狻⒚簹夤艿篮蛢?chǔ)罐、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。 ? ? （七）其他應(yīng)用 ? ? ? ?鎂合金的優(yōu)勢(shì)在于輕便，強(qiáng)度高，在我們生活中其他領(lǐng)域也應(yīng)用廣泛，比如新興的應(yīng)用于建筑行業(yè)“以鎂代木”的模板，康復(fù)設(shè)施的代表性器械之一是輪椅，市售的輪椅按質(zhì)量可分為標(biāo)準(zhǔn)型和輕量型（鋁合金或鈦合金）三種，選用鎂合金制作輪椅架或除車輪外其余部件基本上都用鎂合金制造，輪椅可減重15%左右，既輕巧又靈活。另外，鎂合金在造船工業(yè)和海洋工程中主要用于航海儀器、水中兵器、海水電池、潛水服、定時(shí)裝置等。應(yīng)用領(lǐng)域數(shù)不勝數(shù)，在我們的生活中扮演著重要的角色。 鎂合金的新進(jìn)展 ? ? （一）耐熱鎂合金 ? ? ? 耐熱性差是阻礙鎂合金廣泛應(yīng)用的主要原因之一，當(dāng)溫度升高時(shí)，它的強(qiáng)度和抗蠕變性能大幅度下降，使它難以作為關(guān)鍵零件（如發(fā)動(dòng)機(jī)零件）材料在汽車等工業(yè)中得到更廣泛的應(yīng)用。己開發(fā)的耐熱鎂合金中所采用的合金元素主要有稀土元素（RE）和硅（Si）。稀土是用來(lái)提高鎂合金耐熱性能的重要元素。 ? ? ?含稀土的鎂合金QE22 和WE54 具有與鋁合金相當(dāng)?shù)母邷貜?qiáng)度，但是稀土合金的高成本是其被廣泛應(yīng)用的一大阻礙。 ? ? （二）耐蝕鎂合金 ? ? ? 鎂合金的耐蝕性問(wèn)題可通過(guò)兩個(gè)方面來(lái)解決：一是嚴(yán)格限制鎂合金中的Fe、Cu、Ni 等雜質(zhì)元素的含量。例如，高純AZ91HP 鎂合金在鹽霧試驗(yàn)中的耐蝕性大約是AZ91C 的100 倍，超過(guò)了壓鑄鋁合金A380，比低碳鋼還好得多。二是對(duì)鎂合金進(jìn)行表面處理。根據(jù)不同的耐蝕性要求，可選擇化學(xué)表面處理、陽(yáng)極氧化處理、有機(jī)物涂覆、電鍍、化學(xué)鍍、熱噴涂等方法處理。例如，經(jīng)化學(xué)鍍的鎂合金，其耐蝕性超過(guò)了不銹鋼。 ? ? （三）阻燃鎂合金 ? ? ? 鎂合金在熔煉澆鑄過(guò)程中容易發(fā)生劇烈的氧化燃烷

鎂合金,應(yīng)用,方法,性能,提高,領(lǐng)域,材料,具有,使用