1.镁及镁合金的分类及应用
镁是比铝更轻的有色金属，其熔点、密度均比铝低。纯镁由于强度低，很少用作工程材料，常以镁合金的形式使用。镁合金具有较高的比强度和比刚度，具有高的抗振性，能承受比铝合金更大的冲击载荷。镁合金还具有优良的切削加工性，易于铸造和锻压，在航空航天、光学仪器、通讯以及汽车、电子产业中获得越来越多的应用。
镁的合金化一般是利用固溶-时效处理所造成的沉淀硬化来提高合金的性能。选择的合金元素在镁基体中应有明显的变化，在时效过程中能形成强化效果显著的第二相，同时应考虑合金元素对耐蚀性和工艺性能的影响。
镁及其合金的分类主要有三种方式：按化学成分、成形工艺和是否含Zr。根据化学成分，以主要合金元素Mn、Al、Zn、Zr和RE（稀土）为基础，可以组成基本的合金系：如Mg-Mn、Mg-Al-Mn、Mg-Al-Zn-Mn、Mg-Zr、Mg-Zn-Zr、Mg-RE-Zr、Mg-Ag-RE-Zr、Mg-Y-RE-Zr等。按照有无Al，可分为含Al镁合金和不含Al镁合金；按有无Zr，可分为含Zr镁合金和不含Zr镁合金。根据成形工艺，分为铸造镁合金（ZM）和变形镁合金（MB）两大类，但两者没有严格的区分，铸造镁合金如AZ91、AM20、AM50、AM60、AE42等也可作为锻造镁合金。镁合金的分类示意图如图11-26所示。
图11-26 镁合金的分类示意图
我国铸造镁合金主要有如下三个系列：Mg-Zn-Zr、Mg-Zn-Zr-RE和Mg-Al-Zn系。应用较广泛的是压铸镁合金，主要有以下四个系列：AZ系列Mg-Al-Zn、AM系列Mg-Al-Mn、AS系列Mg-Al-Si和AE系列Mg-Al-RE。变形镁合金有Mg-Mn、Mg-Al-Zn和Mg-Zn-Zr系。
MB1和MB8属于Mg-Mn系镁合金，这类镁合金虽然强度较低，但具有良好的耐蚀性，焊接性良好。并且高温塑性较高，可进行轧制、挤压和锻造。MB1主要用于制造承受外力不大，但要求焊接性和耐蚀性好的零件，如汽油和润滑油系统的附件。MB8由于强度较高，其板材可制造飞机蒙皮、壁板及内部零件，型材和管材可制造汽油和润滑油系统的耐蚀零件，模锻件可制造外形复杂的零件。
MB2、MB3以及MB5～MB7镁合金属于Mg-Al-Zn系镁合金，这类镁合金强度高、铸造及加工性较好，但耐蚀性较差。其中MB2、MB3合金的焊接性较好，MB7合金和MB5合金的焊接性稍差。MB2镁合金主要用于制作形状复杂的锻件、模锻件及中等载荷的机械零件；MB3主要用于制造飞机内部组件、壁板等；MB5～MB7镁合金主要用于制作承受较大载荷的零件。
MB15属于Mg-Zn-Zr系镁合金，具有较高的强度和良好的塑性及耐蚀性，是目前应用较多的变形镁合金。主要用作室温下承受载荷和高屈服强度的零件，如机翼长桁、翼肋等。
2.镁及镁合金的成分及性能
纯镁的主要物理及力学性能见表11-13，纯镁的力学性能与组织状态有关，变形加工后力学性能明显提高。纯镁的抗拉强度与纯铝接近，但屈服强度和塑性比纯铝低。镁合金的优点是能减轻产品的重量，但在潮湿的大气中耐蚀性差，缺口敏感性较大。镁在水及大多数酸性溶液中易腐蚀，但在氢氟酸、铬酸、碱及汽油中比较稳定。常见变形镁合金的化学成分见表11-14。
表11-13纯镁的主要物理及力学性能
表11-14常见变形镁合金的化学成分（质量分数，％）
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变形镁合金的力学性能与加工工艺、热处理状态等有很大关系，尤其是加工温度不同，材料的力学性能会处于很宽的范围。在400℃以下进行挤压，挤压合金发生再结晶。在300℃进行冷挤压，材料内部保留了冷加工的显微组织特征，如高密度位错或孪生组织。在再结晶温度以下进行挤压可使压制品获得更好的力学性能。表11-15是各种变形镁合金的力学性能。
表11-15各种变形镁合金的力学性能
（续）
变形镁合金的弹性模量择优取向不敏感，因此在不同变形方向上，弹性模量的变化不明显。变形镁合金压缩屈服强度低于其拉伸屈服强度50％～70％，因此应注意镁合金弯曲时产生不均匀塑性变形情况。
合金元素对镁合金组织和性能有重要的影响。加入不同的合金元素，可以改变镁合金共晶化合物或第二相的组成、结构和形态，可得到性能完全不同的镁合金。镁合金的主要合金元素有Al、Zn、Mn等。合金元素对镁合金性能的影响见表11-16。
表11-16合金元素对镁合金性能的影响
3.镁合金的时效过程
镁合金时效过程非常复杂，可能出现的沉淀过程见表11-17。镁合金时效过程的特点是有一个与镁点阵形成共格沉淀物的阶段，这种沉淀物具有特殊的晶格结构，类似于Al-Cu合金时效时形成的θ″相。沉淀相以片状或盘状的形式存在，平行于沿｛1010｝Mg和｛1120｝Mg平面的＜0001＞Mg方向。
表11-17镁合金中可能出现的沉淀过程
注：SSSS—过饱和固溶体。
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