作者 吳慶國
鎂鋁合金在歐、美、日、韓等已開發國家的汽車材料使用的比重在15%，而我國僅有約3%，在倡導汽車輕量化的今天，比鋁合金還輕1/3的鎂鋁合金，以其優秀材料特性使我們相信它將大放異彩。下面我們就科普一下鎂及鎂合金的基本知識。
1、鎂元素的基本特性
鎂的元素代號為Mg，鎂的密度小，易於燃燒，這是由於它的物理、化學性質所決定的。20℃時金屬鎂的密度是1.738g/cm3，液態金屬鎂的密度為1.58g/cm3；在標準大氣壓下，金屬鎂的熔點是（650±1）℃，沸點為1090℃。在空氣中加熱時，金屬鎂在632℃～635℃開始燃燒。因此決定了鎂的製備及合金冶煉工藝比較複雜。工業用鎂的純度可達到99.9%，但是純鎂不能用作結構材料，在純鎂中加入鋁、鋅、鋰、錳、鋯和稀土等元素形成的鎂合金具有較高的強度，目前使用最廣的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。主要用於航空、航天、運輸、化工、火箭等工業部門。
2、鎂合金的特性
①質輕
鎂的比重只有1.8G/CM3,鋁合金的比重為2.7G/CM3，鎂合金比鋁合金輕30%，比鋼輕80%。所以，汽車及手提電子產品中鎂合金已成為零件製造成理想材料。
②強度
鎂合金在金屬及塑料等工程材料中，具有極佳的強度/重量比。屈服強度160MPa，抗拉強度240MPa.
③壓鑄性
在保持良好的結構條件下，鎂合金允許鑄件壁厚最小達到0.6mm，這是塑料在相同強度下無法達到的。鋁合金的壓鑄性能也要在1.2-1.5mm以上時才能與鎂合金相比。鎂合金較易壓鑄成型，適合大批量壓鑄生產（生產速度可達鋁的1.5倍）。此外，鎂合金模的磨損也較鋁為低。主要原因就是鋁的粘度高。
④吸震性
鎂有極好的滯彈吸震性能，可吸收震動和噪音，用作設備機殼可減少噪音傳遞、預防衝擊和防止凹陷損壞。作為LCD或是LED的背板是好的。
⑤剛性
鎂的剛性為鋁的2倍並比大部分塑膠高。鎂有良好的抗應力阻力。
⑥高電磁干擾屏障
鎂合金有更高的電導率特性，適合生產防止電子產品產生電磁輻射的外殼製品。
⑦良好的切削性能
鎂比鋁和鋅有更好的切削性，使鎂成為更易切削加工的金屬材料。
⑧鎂合金的比熱容較小，合金液的冷卻速度快。
⑨鎂合金和模具鋼材的親和力小，不易粘附模具。
3、鎂合金材料的優點
①重量輕
鎂合金比重在所有結構用合金中屬於最輕者，它的比重為鋁合金的６８％，鋅合金的２７％，鋼鐵的２３％，它除了做３Ｃ產品的外殼、內部結構件外，還是汽車、飛機等零件的優秀材料。
②比強度、比剛度高
鎂合金的比強度明顯高於鋁合金和鋼，比剛度與鋁合金和鋼相當，而遠遠高於工程塑料，為一般塑料的10倍。
③吸震性好
在相同載荷下，吸震性是鋁的100倍，鈦合金的300～500倍。
④電磁屏蔽性佳
3Ｃ產品的外殼（手機及電腦）要能夠提供優越的抗電磁保護作用，而鎂合金外殼能夠完全吸收頻率超過１００ｄｂ的電磁干擾。
⑤散熱性好
一般金屬的熱傳導性是塑料的數百倍，鎂合金的熱傳導性略低於鋁合金及銅合金，遠高於鈦合金，比熱則與水接近，是常用合金中最高者。
⑥質感佳
鎂合金的外觀及觸摸質感極佳，使產品更具豪華感。
⑦可回收性好
只要花費相當於新料價格的40%~60%，就可將鎂合金製品及廢料回收利用。
⑧穩定的資源提供
鎂元素在地殼中的儲量居第八位，大部分的鎂原料自海水中提煉，所以它的資源穩定、充分。
4、鎂合金壓力鑄造的優點
①高的生產率；
②高精度；
③好的表面質量；
④精細的鑄件晶粒；
⑤可壓鑄薄壁和複雜結構的產品。
5、鎂合金壓鑄和鋁合金壓鑄相比
①生產率高50%；
②可使用鋼模，延長服務壽命；
③更低的潛熱，節省能量；
④好的機加工性；
⑤模具成本節省30%~40%；
⑥熔體具有更高的流動性。
6、鎂合金壓力鑄造缺點
①由於極高的液體填充速度和凝固速度，易產生捲入性氣孔，進膠，排氣和冷料處理尤為重要；
②同一鑄件厚度跨度小，壁厚需要儘可能均勻；
③便宜的壓鑄合金，有限的機械性能；
④有限的可使用壓鑄合金種類，一般手機行業用AZ91D；
⑤由於鑄件晶粒尺寸細小，抗蠕變能力較差；
⑥抗蠕變的Mg-Al-RE鎂合金的鑄造性較差，而且昂貴；
⑦不能進行熱處理；
⑧不適合焊接。需要用保護氣體。
7、鎂鋁合金牌號表示方法
國際上傾向於採用美國試驗材料協會(ASTM)使用的方法來標記鎂合金。
鎂合金中合金元素代號見下表：
鎂合金：英文字母（兩個）+數字（兩個） +英文字母；
前面兩個字母：第一個字母：含量最大的合金元素；
第二個字母：含量為第二的合金元素；
數字：表示兩個主要合金元素的含量：
第一個數字：第一個字母的重量%；
第二個數字：第二字母的重量%。
最後面的英文字母：
後綴字母A、B、C、D、E為標識代號，用以標識各具體組成元素相異或元素含量有微小差別的不同合金。
如AZ91E表示主要合金元素為Al和Zn，其名義含量分別為9%和1%，E表示AZ91E是含9%Al和1%Zn合金系列的第五位。、
國外在工業中應用較廣泛的鎂合金是壓鑄鎂合金，主要有以下4個系列：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。
8、國內常用的鎂鋁合金牌號AM50、AM60、AZ91D之間的區別。
首先是合金成分不同：AM50 AM60 是Mg-Al-Mn系列，AZ91D是Mg-Al-Zn系列。
- AZ91D 最普遍使用的鎂合金，擁有高強度及優良的鑄造性能，多用於摩托車，電腦配件，外殼，蓋子，家用電器產品的殼體等。
- AM50A，AM60B 除高強度及鑄造性能外，更有卓越的延伸性和吸震性；AM60B擁有相對更高的抗拉強度，多用於汽車上的座位框架，儀錶盤，支架，方向盤等。
9、國外應用最廣的高壓鑄造鎂鋁合金牌號
對於高壓鑄造用鎂鋁合金來說，MRI 153M和MRI 230D是最為常見的牌號。
- MRI 153M使用環境最高溫度150℃，常見的產品有：油底殼、齒輪箱、分動箱、混動引擎缸體、發動機支架、變速箱殼、飛輪殼等。
- MRI 230D使用環境最高溫度190℃，常見的產品有：定子、小型引擎、前引擎蓋、搖臂、變速箱殼體、油泵、正時鏈罩等。
10、總結
目前鎂鋁合金的應用成本比鋁合金約高10%~20%左右，綜合性能已能完全替代鋁合金製品，以前被廣泛詬病的耐腐性性能差的痼疾已經解決，表面處理的工藝逐步成熟，成本逐漸降低，在更大產業化應用的情況下，具有可觀的市場前景。友情提示：機加處理鎂鋁合金產品時有很小几率起火燃燒，需準備干砂滅火，切記。鎂鋁合金不能與鐵直接接觸，接觸面要加鋁製墊片隔開，也不能直接選用普通鐵制螺釘，必須要用的話，需要對螺栓表面進行絕緣處理，或者選用鋁製螺釘，這一切的操作都是為了避免金屬之間的電化學反應。安裝的螺孔需要儘量小，因為鎂鋁合金的蓬鬆吸震性能導致它的孔洞逐步擴大，導致安裝失效。