（1）工业纯镁不宜直接用来铸造铸件 镁为银白色金属，具有密排六方晶格，熔点为651℃，密度为1.75～1.85g/cm³，为钢的1/4，铝的2/3，是结构金属材料中最轻的一种，因此，富有吸引力。但镁的化学活性很强，电极电位很低，所以耐蚀性很差。在潮湿大气、淡水、海水及大多数酸、盐溶液中易受腐蚀。镁在空气中，形成的氧化膜疏松多孔，故保护性很差。另外，镁的化学活性很强，在空气中容易氧化，尤其在高温时，氧化反应放出的热量不能及时散失，很容易燃烧。加上纯镁的力学性能很差，其铸态抗拉强度σ_b仅80～115MPa，特别是塑性比铝低得多（铸态δ8%，而纯铝可达49%），这是由于镁的晶型为密排六方晶格，滑移系少的缘故。所以工业纯镁不宜单独用作结构材料来生产铸件。但镁经过合金化及热处理之后，其强度大大提高，可直接用于铸造制成铸件，并在航空、航天、汽车、摩托车、电子、机械及建筑业上得到广泛应用，也用于制造某些日常生活用品。

（2）要选用铸造镁合金材质，要生产镁合金件，不可不知铸造镁合金牌号的含义及其代号 铸造镁合金除以镁为基本元素外，通常还添加有铝、锌、锰、锆、稀土等合金元素。截止目前，我国国标GB 1177—1991制定的铸造镁合金，可分为以下三类：

1）铸造镁-铝-锌系合金。

2）铸造镁-锌-锆系合金。

3）铸造镁-稀土金属-锆系合金。

合金牌号，采用拼音字母铸镁的字头Z表示为铸造，接着用镁元素符号Mg表示为铸造镁合金；属于哪一种镁合金，就将那种元素的符号写在ZMg后面，其含量写在元素符号后面。其他元素含量，按含量多少顺序排列。例如ZMgZn5Zr，表示铸造镁合金为镁-锌-锆系合金，锌含量为5%（3.5%～5.5%），还含有不到1%的锆（0.5%～1.0%）；ZMgAl8Zn，表示铸造镁合金为镁-铝-锌系合金，其铝含量为8%（7.5%～9.0%），还含有不到1%的锌（0.2%～0.8%）。至于其化学成分中，还含有锰0.15%～0.50%，硅、铜、铁、镍的最大值，分别为0.3%、0.2%、0.05%、0.01%，则在牌号中不指明，必须查看有关标准。

各镁合金牌号，还有相应的镁合金代号，用铸造镁合金拼音字母铸、镁两字的字头ZM表示，后面标以1或2或3或…。ZM1、ZM2、ZM7代表不同牌号的铸造镁-锌-锆系合金；ZM5、ZM10代表两种不同牌号的铸造镁-铝-锌合金；ZM3、ZM4、ZM6代表不同牌号的铸造镁-稀土金属-锆系合金。

（3）铸造镁合金中的镁-铝-锌系合金ZM5，其铝含量不宜超过9%，锌含量必须不大于1%根据Mg-Al-Zn系25℃等温截面图可知，ZM5的平衡组织为δ+γ。δ相是以镁为基，同时溶入铝和锌的固溶体；γ相为Mg₁₇Al₁₂。铝在镁中的溶解度，437℃时为12.6%，随温度下降而迅速变小；400℃为10%，300℃时约6%，200℃时约3.1%，150℃时约为2.3%，室温时仅为1.5%左右。因此该合金可以热处理强化，强化相为γ。铝的含量，对合金的性能影响很大，随着铝含量的增加，合金的结晶温度范围变小，流动性变好，晶粒变细，热裂、缩松等缺陷明显地得到改善；随着铝含量增加，通过热处理，溶入镁中的铝又以γ相弥散析出，起到强化效果，使σ_b、σ_0.2得到提高。但当铝含量≥9%时，组织中粗大γ相数量较多，固溶处理时，γ溶入δ中的速度急剧下降，残余的脆性γ相分布在δ相晶界上，力学性能急剧下降。兼顾铸造性能和力学性能，铝量应取7.5%～9.0%。生产实践中，考虑到铸件的壁厚不均匀，厚壁处凝固慢，组织中含有较多的粗大γ相，为保证固溶处理时，γ相能完全溶解，铝量通常取8.0%～8.5%。随着铝量的增加，合金的耐蚀性下降，这是由于γ相和δ相之间电位不同，构成电化学腐蚀所致。

ZM5合金中，含有0.2%～0.8%的锌。随着锌量的增加，使铝在镁中的溶解度大为增加，合金的耐蚀性得到提高；由于锌的固溶强化作用，合金的抗拉强度σ_b也得到提高。但随着锌量增加，合金的结晶温度间隔变大，铸件的缩松倾向加剧，所以锌的含量必须小于1%。

（4）要使镁合金耐热性好，能在250～300℃范围内长期工作，不可无稀土金属 含稀土金属的耐热铸造镁合金，可在250～300℃范围内长期工作，比一般的铸造镁-铝-锌、铸造镁-锌-锆系高强度镁合金的使用温度提高150～200℃。

在铸造镁合金中，改善耐热性最有效和最具实用价值的元素是稀土金属，它可以增强镁合金原子间结合力，减小原子扩散速度；稀土金属与镁形成的化合物具有较高的热稳定性。(www.daowen.com)

在镁合金中，常用的稀土元素（RE）有钕（Nd）、铈（Ce）、镧（La）及混合稀土（MM）。它们与镁构成类似的共晶系和相近的相组成。以Mg-Nd为例，在近Mg侧552℃，发生共晶反应L→α+Mg₉Nd。Mg₉Nd具有极其复杂的晶体结构。钕在镁中的溶解度随温度而变化：540℃为3.2%；500℃为2.2%；400℃为0.7%；300℃为0.16%；20℃时，约为0.08%，因此，可以热处理强化。

稀土镁合金具有较好的耐热性原因有：

1）Mg-RE系中，α固溶体及化合物稳定性较高。

2）Mg-RE系的共晶温度比Mg-Al及Mg-Zn系高得多。

3）在200～300℃使用温度下，原子扩散速度较低。

4）镁中加入三价的稀土元素，提高了电子浓度，增强了原子间的结合力。

5）镁与稀土元素生成的化合物本身的热稳定性高，如Mg₉Nd相热稳定性超过了Mg₁₇ Al₁₂和MgZn。

6）Mg-RE系合金在200～300℃固溶度变化较小，时效析出相均匀，相界面附近浓度梯度较低。

这些因素，有助于阻止高温下晶界迁移和减小扩散性蠕变变形。加上稀土元素，除提高合金的耐热性外，对降低合金的氧化速率也有帮助，Mg-RE合金还具有良好的铸造工艺性能和热变形能力。

国标中的ZM2、ZM3、ZM4合金，为含铈的耐热合金，其中，ZM3和ZM4合金，是以铈混合稀土金属（含铈量不小于45%的铈混合稀土金属，其中稀土金属总量不小于98%）为主要合金化元素的，其铸态组织，由αMg固溶体和分布在晶界上的Mg₉Ce的块状化合物组成，经热处理后，化合物以小质点形式自晶内析出。这些合金的耐热效果较好，但常温的强化效果提高不多。ZM6合金，是以钕混合稀土金属（含钕量不小于85%的钕混合稀土金属，其中Nd+Pr不小于95%）为主要合金化元素的耐热合金，其铸态组织，由αMg固溶体和分布在晶界上的块状化合物Mg₉（Nd，Zn）组成，经固溶处理后，可使大部分化合物溶入基体，仅有少量残留于晶界，同时，可见晶内点状沉淀物；经时效处理，虽使析出相稍有增多，但组织上无明显差异，经过分析，晶内点状沉淀物为Mg₉（Nd，Zn）、ZrH₂和Zr等。不仅提高了合金的高温强度，也提高了合金的室温强度。