镁(见图15-1)是地球上储量丰富的轻金属元素之一,密度为1.74g/cm3,只有铝的2/3、钛的2/5、钢的1/4。镁呈银白色,熔点为650℃,沸点为1100℃。以镁为主通过添加其他元素而组成的镁合金具有比强度和比刚度高、导热性和导电性好、阻尼减振性强、电磁屏蔽性好、易于加工成形和容易回收等优点,被誉为是“21世纪绿色工程材料”。
图15-1 金属镁
镁具有较强的还原性,能与热水反应放出氢气,燃烧时能产生炫目的白光,镁与氟化物、氢氟酸和铬酸不发生作用,也不受苛性碱侵蚀,但极易溶解于有机和无机酸中,镁能直接与氮、硫和卤素等化合,与烃、醛、醇、酚、胺、脂和大多数油类在内的有机化学药品仅仅轻微地或者根本不起作用。
因为镁在空气中燃烧时能发出耀眼的亮光,所以人们用镁粉来制成闪光粉,供摄影使用。一些烟花和照明弹里也都含有镁粉,就是利用了镁在空气中燃烧能发出耀眼的白光的性质。
镁在自然界分布很广,资源比较丰富。镁的来源最主要是海水、盐湖卤水中的氯化镁、光卤石(见图15-2)、白云石、方镁石、滑石、尖晶石和菱镁矿(见图15-3)等。
图15-2 光卤石
图15-3 菱镁矿
镁合金作为目前密度最小的金属结构材料之一,广泛应用于航空航天工业、军工、交通和信息家电领域。
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、减振、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其结构重量。从20世纪40年代开始,镁合金首先在航空航天部门得到了应用,如“大力神”火箭(见图15-4)使用了600kg的变形镁合金,“季斯卡维列尔”卫星中使用了675kg的变形镁合金。
早在1930年,镁合金就被用于一辆赛车的活塞上和欧宝汽车的油泵箱上。20世纪60年代,在有的车上镁合金的用量达到了23kg,主要用做阀门壳、空气清洁箱、制动器、离合器、踏板架等。20世纪80年代初,由于已能够严格控制铁、铜、镍等杂质的含量,镁合金的耐蚀性得到了解决,同时,成本下降又大大促进了镁合金在汽车上的应用。从20世纪90年代开始,欧、美、日、韩等开始把镁合金大量用于汽车零件上,用量达到了100kg以上。
图15-4 大力神火箭
镁合金汽车零件的优点可简单归纳为以下几点:①密度小,可减轻整车重量,间接减少燃油消耗量;②镁的比强度高于铝合金和钢,比刚度接近铝合金和钢,能够承受一定的负荷;③镁具有良好的铸造性能和尺寸稳定性,容易加工,废品率低;④镁具有良好的阻尼性能,减振性大于铝合金和铸铁,用于壳体可降低噪声,用于座椅、轮圈可以减少振动,提高了汽车的安全性和舒适性。一些镁合金制品如图15-5所示。(www.daowen.com)
图15-5 镁合金制品
镁合金具有极好的易燃性,用一根火柴就可将一根镁条点燃,但这并不影响它在各工业领域的应用,因为大块金属镁能以足够快的速度把热量从它的表面散发出去,所以大块的镁合金部件很难着火。目前大部分笔记本电脑产品均采用了铝镁合金外壳,如图15-6所示。另外,还可以用铝镁合金制造相机机架(见图15-7),用钛镁合金制造装饰门窗(见图15-8)和可以轻便折叠的镁合金自行车(见图15-9)。
图15-6 铝镁合金制造的笔记本外壳
图15-7 铝镁合金制造的相机机架
图15-8 钛镁合金制造的装饰门窗
图15-9 镁合金自行车
镁的应用还有很多:因为镁在空气中燃烧时能发出耀眼的亮光,所以人们用镁粉来制成烟花和照明弹(见图15-10);镁是核工业上的结构材料或包装材料;镁肥能促使植物对磷的吸收利用,植物缺镁则生长趋于停滞;镁能合成试剂,广泛应用于有机合成中;用镁合金做的电脑外壳轻巧、美观,等等。可以说,镁合金使我们的生活变得更“美”好。
图15-10 照明弹
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