編者按：前言：純鎂在工程領域中的應用比較少。鎂與一些金屬元素如鋁、鋅、錳、锂、稀土等合金化後得到高強度輕質合金，可用作結構材料。它們不僅具有鎂的各種特性，而且能大大改善鎂的物理、化學和力學性能，擴大其應用領域。

#1

鎂的合金化過程

——純鎂力學性能

小提示：純鎂的強度和硬度很低，不能直接用作結構材料。為了擴大鎂的應用範圍，需要對鎂強化。

#2

鎂的合金化過程

——鎂合金力學性能

小提示：純鎂中加入AL、Zn、Mn、Zr及稀土等元素，制成鎂合金。鎂合金作為目前密度最小的金屬結構材料之一，廣泛應用于航空航天工業、軍工領域、3C領域。

#3

鎂的合金化過程

——鎂合金化流程

·液态鎂與水發生劇烈反應，産生氧化鎂（MgO)和氫氣（H2）并釋放大量的熱，帶來劇烈燃燒和飛濺危險。所以熔化鎂/鎂合金時，所有的工具均需要烘幹（加熱幹燥）。

·液态鎂/鎂合金，與空氣中的氧氣（O2）、氮氣（N2 ）和 二氧化碳（CO2）反應，産生MgO和Mg3N2 ， 即消耗了鎂的量，又降低了鎂合金的力學性能，所以需要通過添加覆蓋劑的方式将鎂液與空氣隔絕。覆蓋劑主要成分為氯化鎂MgCl2和氯化鉀KCl等氯鹽的混合物。

·采用熔劑對鎂合金液精煉，去除鎂合金液中氧化夾渣（主要成分MgO）。熔劑的主要成分與覆蓋劑相同，區别在于添加了密度較大的加重劑（氯化鋇BaCl2），使得吸附MgO的熔劑與鎂液容易分離。

·将經過熔劑精煉的鎂合金液靜置，使得懸浮在鎂合金液中的吸附MgO的溶劑沉降至鎂合金液底部，即需要從鎂合金液中分分離的精煉渣。

·将成分合格、潔淨的鎂合金液澆注成商品化的鎂合金錠，或者是直接用于後續的鑄造成型、軋制成型等鎂合金零件成型工序。

#4

鎂合金主要成型工藝

工業鎂合金可分為鑄造鎂合金和變形鎂合金兩大類。鑄造鎂合金分普通鑄造鎂合金和壓力鑄造（壓鑄）鎂合金，變形鎂合金分擠壓、軋制、鍛造等工藝。當前，鎂合金壓鑄件和擠壓型材是主要的鎂合金産品，占比在95%以上。

鎂合金成型-壓鑄

·壓鑄是壓力鑄造的簡稱，是一種将熔融合金液體引入壓鑄機的壓室内，在壓力驅動下以高速充填鋼制模具的型腔，并使合金液在壓力下凝固形成鑄件的液态成型方法。壓鑄主要特點是高速充型和高壓下凝固，是一種精密的鑄造方法。壓鑄工藝的優勢在于：鑄件尺寸精度高、鑄造密閉安全、節拍快生産效率高、原材料利用率高、模具壽命長、能源消耗量低、生産成本低，比較适用于非承載力的中小型零部件，特别适用于電腦、數碼等薄壁複雜零部件加工制造；也可以生産複雜的大型和超大型鑄件，但其模具投資相對較大。下圖為鎂合金壓鑄機：

鎂合金壓鑄件應用在乘用車的方向盤骨架、儀表盤框架、座椅骨架、筆記本外殼等産品。

儀表盤框架、筆記本外殼、鎂合金輪毂

·擠壓是對放在容器（擠壓筒）内的金屬錠坯利用沖頭或凸模從一端施加外力，強迫其從凹模中特定的模孔中産生塑性流動流出，獲得相應于模具的型孔或凹凸模形狀所設的斷面形狀和尺寸的制品的一種塑性成型方法。相對于鎂合金鑄件，由于經過擠壓塑性變形加工，擠壓材的晶粒組織得到細化，通過材料結構的控制、熱處理工藝的應用，可獲得更高的強度、更好的延展性和更多樣化的力學性能，從而滿足多樣化工程結構件的應用需求。下圖為鎂合金擠壓試驗中試平台：

鎂合金擠壓型材應用在有軌電車的縱梁、格栅，地鐵列車壓線槽和高鐵列車内飾側闆等。鎂合金擠壓型材鎂合金擠壓型材