镁及镁合金是迄今在工程中应用的最轻的金属结构材料,和其他金属相比,镁及其合金有很多突出的工艺及性能特点。例如,其密度小(仅为钢的1/4,铝的2/3),是所有结构金属中密度最小的一种;在镁中加入不同的金属元素能够形成一系列具有各种性能的合金;熔点低,容易进行热成形,且能耗较低;用作结构件时质量轻、比强度高、减震和抗冲击性能好、易切削加工、不易老化;有良好的导热性、无磁、电磁屏蔽能力强、在受到冲击和摩擦时不会产生火花、阳极氧化着色能力强;镁粉在燃烧时可放出耀眼的白光并产生大量的热量;还原性强,可用于提取活性金属等。由于这些特点,镁及其合金很早就得到了应用,并且其应用范围由航空航天及军工领域等传统行业逐步扩展,广泛应用于冶金工业、交通运输领域、3C产品、化学电化学、医药等行业。
在航空航天及军工领域可改善力学性能及减重
镁及镁合金的特点可满足航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求,可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量。从20世纪40年代开始,镁合金首先在航空航天部门得到了优先应用。现代战争要求远程快速部署和武器装备轻量化,手持式武器、装甲战车、运输车、航空制导武器将大量采用轻金属材料。镁合金的特性可满足军工产品的减重、吸噪、减震、防辐射的要求。
在冶金工业是重要的添加元素
镁在冶金工业中的应用主要集中在用作铝合金添加元素和钢铁脱硫。镁的最大消费领域是作铝合金添加元素。钢铁脱硫是另一个镁的重要消费领域,2002年,世界炼钢脱硫用镁5.73万吨,2005年急增至12.12万吨,预计至2010年,世界脱硫用颗粒镁用量为18.7万吨,仅中国的用量就能达到7万吨以上。
在交通运输领域减重
镁在交通运输领域的应用包括汽车工业、摩托车工业、自行车工业等。
在3C领域应用广泛
镁合金具有优异的薄壁铸造性能及良好的比强度、刚度和抗撞能力,能充分满足3C产品高度集成化、转薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽、散热和环保要求。因此,当前在手机、笔记本电脑、PDA、CD机、网盘、数码相机、摄像机、MP3、便携DVD、对讲机等行业,也已经掀起了镁合金外壳及零部件研发与应用热潮。
化学工业被大量使用
在化学工业领域,镁被大量使用在生产复杂和特种有机物及金属有机物的Grignard工艺中。镁还被用于生产镁的烷基(或羟基)和芳基金属化合物;在润滑油中用作中和剂;用于氩气和氢气的净化;在真空管道制造中用作吸气剂;用于生产硼、锂、钙的氢化物;用于锅炉用水的脱氧脱氯剂等等。
在电化学工业防腐性能优良
镁在电化学方面的应用包括阴极保护、制造电池和光刻等。使用镁牺牲阳极进行阴极保护是一种有效的防止金属腐蚀的方法,广泛应用于石油管道、天燃气、煤气管道和储罐;港口、船舶、海底管线、钻井平台;机场、停车场、发电厂、水处理厂、冶炼厂,以及热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。镁还用于制造各种电池,包括干电池和蓄电池,例如海水赋能电池;由于其具有良好的耐腐蚀性能和力学性能并且又耐磨损,故镁十分适合于制造光刻板。
在医药用镁
镁在医药领域的应用越来越受重视。在人体细胞内,镁是第二重要的阳离子,它能激活体内多种酶抑制神经异常兴奋,维持核酸结构的稳定性,参与体内蛋白质的合成,防止肌肉收缩及调节体温。近代研究证实,动脉硬化、心脑血管病、高血压、糖尿病、白内障,骨质疏松等均与缺镁有关。
其它领域用镁多姿多彩
镁及镁合金的应用还渗透到了许多其它领域。其用量虽然并不是很大,但发展前景良好,有相当大的上升空间,这些领域包括:a)稀土合金用镁;b)金属还原用镁(Ti、Zr);c)有机化工中间体———用于生产维他命A和E;d)球墨铸铁的球化剂,用于汽车行业,改善可锻性;e)用作火箭燃料、烟火、照明弹、燃烧弹;f)贮氢材料,其价格低,贮氢量大;g)高纯镁合金的发展具有耐蚀性;h)MgLi超轻合金、镁复合材料的发展都将会促进镁的应用。i)应用与生产镁的化合物如轻质碳酸镁系列、轻质氧化镁系列、氢氧化镁系列、镁盐。
