在现有用量较大的工程金属中，镁合金密度最小，通常为1.8g/cm3，约为铝合金的2/3，钛合金的1/3，钢的1/4。虽然镁合金的弹性模量比铝合金、合金钢低，但其比弹性模量却大致相同。更由于截面刚度随其厚度的立方比增加，故可用增加截面厚度的方法使刚度得到补偿，甚至更为有利。镁合金弹性模量低，使用其制作的构件要避免高的应力集中；且因弹性形变功与弹性模量成反比，在弹性范围内，当受冲击载荷时，能吸收的能量比铝大一半。因此，镁合金适宜制造高刚性的整体构件和受冲击的零件。高的振动阻尼容量（Vibration Damping Capacity）是镁合金的另一特性。Mg—8Al型合金的减振性高于铸造铝合金；Mg—3RE—3Zn—0.5Z（RE表示稀土元素）合金与灰铸铁相同；而Mg—0.6Zr合金则远优于铸铁。因此，用镁合金制造仪器的壳体、基座等，在传递振动时起阻尼减振防噪作用，可提高仪器的灵敏度和稳定性。镁合金是工程金属中最易切削加工的材料。在用和不用切削液情况下，不需磨削和抛光即可得到极好的光洁表面。镁与大多数无机酸相互作用剧烈，在普通工业气氛中，其耐腐蚀能力与中碳钢相近。镁合金对硒酸、氟化物、氢氟酸作用稳定，形成不溶性盐。不与苛性碱液相互作用。在汽油、煤油、润滑油中也很稳定。

变形镁合金的塑性变形仍保持纯镁的特性，即在常温下只有（0001）与作用力方向有适宜的取向时才产生滑移。当温度高于200℃时，由于出现了新的滑移面，塑性才显著提高。因此镁合金在热态下才有良好的塑性。其热挤压品由于其性能不能赶上现有铝合金，所以仅有镁锻件代表性地用作某些轮毂、齿轮箱盖等，总的来说使用很少。80年代，变形镁合金在挤压成形快速凝固粉末合金和镁基复合材料的研究方面取得进展。

现代应用的铸造镁合金可分为两个系列，镁—铝系如AZ81、AZ91（ZM5、ZM10），这些合金仍继续在使用，特别是成本占重要因素的用途；另一是含晶粒细化元素锆的镁—锆系，其中大部分合金同时含有稀土金属。

镁合金的发展方向有以下四个方面：①稀土铸造镁合金；②铸造高纯耐腐蚀镁合金；③快速凝固镁合金；④镁基复合材料。

1.铸造稀土镁合金

50年代以后，镁合金在航空航天工业迅速发展至大量应用的原因之一，是稀土金属（包括钍）在铸造镁合金中得到应用而出现了大量新型合金。80年代又发展了更高性能的含钇镁合金。目前世界各国的含稀土铸镁合金牌号已占合金总数的一半以上。

镁—稀土金属系热强合金在200～250℃时具有良好的抗蠕变性能，主要原因是镁与稀土形成的耐热相MgxREy，在晶粒内形成适当排列的显微沉淀所致。继EK30后发展了EZ33（ZM4）；以钍代稀土金属的HK31和HZ32的工作温度可到300℃。

钕在镁中的溶解度较其它稀土大而在镁基体中的扩散速度则较小，这是我国含钕合金ZM6和原苏联MJ110在高温下软化过程慢、耐热性能较高的原因。

添加稀土或钍能消除Mg—Zn—Zr系高强合金的热裂倾向并使合金变得可焊，这导至ZE41（ZM2）、ZE63（ZM8）和ZH62的发展。

这类合金较之镁—铝系合金具有的优点为：①铸件壁厚敏感性小；②显微疏松倾向小；③有较好的高温稳定性；④无应力腐蚀裂开倾向；⑤除ZE63外，仅用低温时效来提高性能。

ZE63要求氢化热处理（Hydriding heat treatment），氢的渗入使共晶中的稀土沉淀为稀土氢化物，锌则从共晶中释出并扩散至基体，在时效时沉淀使合金力学性能明显提高。ZE63铸造的RB211发动机推力换向器“维夫”型格栅，其截面厚度仅为2.5mm，并要求高的尺寸精度。该合金也已用于JT9D发动机。较长的氢化时间使该合金使用范围受限，压力氢化工艺的发展可减少处理时间约50%，这可能使该合金应用增加。

含银、富钕稀土（Didymium）的QE22A合金是长期以来广泛用于飞机、导弹的优质铸件，如美洲虎攻击机的座舱盖骨架、超黄蜂直升机的前起落架外筒和轮毂等。70年代发现以钍代替部分钕可进一步改进室温和高温性能，导至QH21A的发展。

80年代含钇镁合金受到极大重视。我国70年代对Mg—Y—Zn—Zr系铸造合金进行了研究，发现其显微组织、力学性能如同Mg—Th—Zn—Zr系中钍和锌，与合金中钇和锌含量比率密切相关。原苏联的MJ119（Mg—Y—Nd—Zn—Zr）也是较早发展的200℃热强合金。

英国在排除银和钍的应用后，在对镁—钇—钕基合金进行了更详细研究基础上提出WE54（5.25%RE—0.5%Zr）合金。其中钇以75%Y+25%其他重稀土金属混合物加入合金。该合金经525℃/8hr固溶处理后在热水或聚合物（Polymer）中淬火，随后250℃/16h时效处理，可达最低性能为：σb≥262MPa；σ0.2≥186MPa；δ≥2%。

WE54的强度性能超过其他稀土镁合金，室温强度可与A356相比，而高温强度明显优于A356，甚至比高温铝合金RR350的稳定性还好。

引人注目的是在250℃暴露1000h后，WE54的拉伸性能远优于现有任何铸造镁合金，并超过RR350铝合金。250℃下1000s断裂的应力是210MPa，几乎是QE22A的一倍。

含锆的镁合金必然是高纯合金，其铁、铜、镍等杂质含量总是在0.005%以下。耐腐蚀性能均优于普通Mg—Al—Zn系AZ91C，但不同合金有明显差别，主要与合金中锌含量和银有关。WE54具有突出的耐蚀性，由表3.2可见已接近A356和A357，至少与现在高纯Mg—Al系耐腐蚀合金相同。

在铸造性能方面，WE54优于含银的稀土铸造镁合金，远优于RR350铝合金。

2.铸造高纯耐蚀镁合金(www.daowen.com)

镁是负电性高的金属，与不同金属组合时往往为其他金属作阳极牺牲。

表3.2　WE54（T6）和其他镁、铝合金耐腐蚀性能的比较*

*海水浸28d

镁合金敏感于点腐蚀和一般腐蚀（Pitting Corrosion and General Corrosion），这是由于除固有的活泼性外，与缺乏一粘附性好的氧化膜有关。在含有盐、硫酸盐和酸性溶液的海洋环境中易被破坏。50～60年代提高镁合金耐腐蚀能力的方法，主要是从正确设计零件和采用保护涂层技术方面来考虑。

80年代找到了通过改变镍造工艺和合金化方法来消除那些促使氧化膜局部破坏的杂质元素来大幅度提高合金耐蚀性的途径。杂质中起主要作用的是镍、铁、铜以及一定程度上的硅。从而，发展了一系列高纯（HP）耐腐蚀镁合金。一些高纯镁合金的成分见表3.3。

由表3.3可见，高纯镁合金成分不同之处在于严格规定了合金杂质含量，尤其是铁、镍的含量仅为一般合金的约1/10，从而极大地提高了合金的耐蚀性而力学性能相同。

ASTM盐雾腐蚀速率试验（Salt Fog Corrosion Rate）表明，碳钢的腐蚀速率为30MPY（密耳/年），380铝合金为13MPY；而高纯镁合金AZ91D、AZ91E和AS41×B仅为4MPY，明显优于380铝合金和碳钢（1密耳为0.001英寸）。

表3.3　高纯镁合金的化学成分（%）

①用作对比的一般合金；②原苏联合金。

AZ91D和AM60B正在被大量发展用作汽车零件；如离合器壳体、离合器和刹车踏板托架、轮子等。AZ91D离合器的壳体，在冬季要经受公路上用盐溶化冰雪的高腐蚀性泥浆水的浸蚀。由于采用了高纯耐蚀镁压铸件，零件内、外表面无需涂环氧树脂保护涂层，只经价廉的铬酸处理即可。值得注意的是美国为陆军研制和生产一种“瘪气下行驶”（Run—flat Wheel）的车轮。这种轮子的轮胎和轮毂之间装有1个12.2kg重的镁合金压铸环形件，万一轮胎被弹片扎破漏气，装这种轮子的军车可在48km/h速度下行驶而不使车辆受损。

AZ91E可用于军用直升机零件的砂型铸件，以适应在饱和盐的大气气氛中的海上飞行。苏联MJ5иц早在1963年列入航空标准，用于军用直升机铸件。

3.快速凝固（RS）镁合金

快速凝固工艺改进镁合金性能的原因主要是：减小晶粒度而大大增加强度和塑性；晶界被沉淀或弥散质点所牵制，使合金高温强度得到改进；通过扩大溶解极限，有可能采用促使形成有效保护膜的合金元素，以及快速凝固合金呈现的成分高度均匀而消除了铸件枝晶和晶间区之间形成的电偶，从而改进合金的耐腐蚀性。

图3.4　RS镁合金的比强度（a）和在耐腐蚀性能（b）

镁合金采用熔体离心铸造薄带（Melt Spun ribbon），经切碎压实后在几种不同温度下挤压成形，挤压状态的拉伸性能比一般铸锭（IM）的合金有明显改进。如Mg—7.62Al—0.63Mn—1.0Zn—1.33Ce（at.%）合金，在250℃压实和挤压，其平均σb为468MPa，σy为431MPa，δ为14.9%，其压缩强度优于一般铸锭的合金，压缩和拉伸屈服强度比接近1，腐蚀性能优于普通合金。快速凝固（RS）镁合金的比强度和耐腐蚀性能如图3.4。