镁及镁合金发展回顾
1808年在实验室制得纯镁，1886年镁合金在德国开始工业化生产，1930年德国首次在汽车上运用镁合金73.8Kg，1935年苏联首次将镁合金用于飞机生产，1936年德国大众用压铸镁合金生产"甲克虫"汽车发动机传动系统零部件，1946年达到单车镁合金用量18Kg，1938年英国伯明翰首次将镁合金运用到摩托车变速箱壳。20世纪40年代皮江炼镁法发明，由于工艺简单，生产成本大幅降低，使全世界的原镁产量大幅增加，但能源消耗大，污染环境严重。此前所用的电解法炼镁，虽然洁净，但生产成本较高。
1808年在实验室制得纯镁，1886年镁合金在德国开始工业化生产，1930年德国首次在汽车上运用镁合金73.8Kg，1935年苏联首次将镁合金用于飞机生产，1936年德国大众用压铸镁合金生产"甲克虫"汽车发动机传动系统零部件，1946年达到单车镁合金用量18Kg，1938年英国伯明翰首次将镁合金运用到摩托车变速箱壳。20世纪40年代皮江炼镁法发明，由于工艺简单，生产成本大幅降低，使全世界的原镁产量大幅增加，但能源消耗大，污染环境严重。此前所用的电解法炼镁，虽然洁净，但生产成本较高。
金属镁生产情况
20世纪90年代初开始，世界对镁的需求量大幅度增加，原镁的产量和消费量随之迅速增长，进入21世纪全球原镁生产能力已超过60万吨，国际上镁产业的布局情况是，原镁生产以中国、加拿大、澳大利亚、独联体国家为主，其中以中国和加拿大的原镁生产能力增长幅度较大。据统计，2002年世界原镁产量为：中国27万吨，加拿大11.7万吨，美国4.5万吨，挪威4.2万吨，俄罗斯4万吨，以色列2.75万吨，法国1.7万吨，乌克兰1.5万吨，巴西1.2万吨，哈萨克斯坦1万吨，塞尔维亚0.5万吨，印度900吨。
当前，西方发达国家已基本不进行对环境影响较大的原镁生产，而进行具有优良特性的镁合金的研究与开发。我国原镁产量约占全球总产量的70%，是世界上第一大原镁生产国和出口国。2003年我国原镁产量、出口量分别为35.4和29.8万吨,分别较上年的26.8、20.9万吨增长32.1%和42.6%。下表列出2000-2003年原镁产量的基本情况。
20世纪90年代初开始，世界对镁的需求量大幅度增加，原镁的产量和消费量随之迅速增长，进入21世纪全球原镁生产能力已超过60万吨，国际上镁产业的布局情况是，原镁生产以中国、加拿大、澳大利亚、独联体国家为主，其中以中国和加拿大的原镁生产能力增长幅度较大。据统计，2002年世界原镁产量为：中国27万吨，加拿大11.7万吨，美国4.5万吨，挪威4.2万吨，俄罗斯4万吨，以色列2.75万吨，法国1.7万吨，乌克兰1.5万吨，巴西1.2万吨，哈萨克斯坦1万吨，塞尔维亚0.5万吨，印度900吨。
当前，西方发达国家已基本不进行对环境影响较大的原镁生产，而进行具有优良特性的镁合金的研究与开发。我国原镁产量约占全球总产量的70%，是世界上第一大原镁生产国和出口国。2003年我国原镁产量、出口量分别为35.4和29.8万吨,分别较上年的26.8、20.9万吨增长32.1%和42.6%。下表列出2000-2003年原镁产量的基本情况。
表1 2000－2003年我国及全球原镁产量
| 年 度 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | |
| 全球（万吨） | 48.8 | 45 | 47 | 51 | |
| 中国 | 原镁（万吨） | 19.5 | 21.6 | 26.8 | 35.4 |
| 占全球（%） | 39.9 | 48 | 57 | 69.4 | |
金属镁主要用于：作铝基合金的重要添加元素，这部分用量约占镁的总消耗量的43%左右；用于镁合金制造各种零部件的用量已达到镁消耗量的35%左右；镁用于炼钢脱硫约占13%；此外镁还用于阴极保护材料、金属还原剂和化工行业等。世界镁的消费区域主要集中在北美和欧洲地区，其消费量约占全球总消费量的3/4。
镁合金概述
镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，但与铝合金相比，镁合金的研究和发展还很不充分，镁合金的应用也还很有限。目前，镁合金的产量只有铝合金的1％。
1、镁合金性能
（1）重量轻。镁合金是最轻的工程结构材料，镁的密度1.74，约为钢的1/4，铝的2/3，相比，为工程塑料的1.5倍。
（2）比强度、比刚度高。镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当，而远远高于工程塑料，为一般塑料的10倍。
（3）振动性好。在相同载荷下，减振性是铝的100倍，钛合金的300～500倍。
（4）电磁屏蔽性佳。
（5）散热性好。一般金属的热传导性是塑料的数百倍，镁合金的热传导性略低于铝合金及铜合金，远高于钛合金，比热则与水接近，是常用合金中最高者。
（6）耐蚀性好。镁合金在耐腐蚀性为碳钢的8倍，铝合金的4倍，更为塑料材料的10倍以上。
（7）质感佳。镁合金的外观及触摸质感极佳，使产品更具豪华感。
（8）可回收性好。只要花费相当于新料价格的4%，就可将镁合金制品及废料回收利用。
镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，但与铝合金相比，镁合金的研究和发展还很不充分，镁合金的应用也还很有限。目前，镁合金的产量只有铝合金的1％。
1、镁合金性能
（1）重量轻。镁合金是最轻的工程结构材料，镁的密度1.74，约为钢的1/4，铝的2/3，相比，为工程塑料的1.5倍。
（2）比强度、比刚度高。镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当，而远远高于工程塑料，为一般塑料的10倍。
（3）振动性好。在相同载荷下，减振性是铝的100倍，钛合金的300～500倍。
（4）电磁屏蔽性佳。
（5）散热性好。一般金属的热传导性是塑料的数百倍，镁合金的热传导性略低于铝合金及铜合金，远高于钛合金，比热则与水接近，是常用合金中最高者。
（6）耐蚀性好。镁合金在耐腐蚀性为碳钢的8倍，铝合金的4倍，更为塑料材料的10倍以上。
（7）质感佳。镁合金的外观及触摸质感极佳，使产品更具豪华感。
（8）可回收性好。只要花费相当于新料价格的4%，就可将镁合金制品及废料回收利用。
2、镁合金系列
镁合金按合金组元不同主要有AZ系（Mg-Al-Zn-Mn）、AM系（Mg-Al -Mn）、AS系（Mg-Al-Si-Mn）、AE系（Mg-Al-RE）、ZK 系（Mg-Zn-Zr）、ZＥ系（Mg-Zn-RE）等。
镁合金按合金组元不同主要有AZ系（Mg-Al-Zn-Mn）、AM系（Mg-Al -Mn）、AS系（Mg-Al-Si-Mn）、AE系（Mg-Al-RE）、ZK 系（Mg-Zn-Zr）、ZＥ系（Mg-Zn-RE）等。
3、镁合金的主要应用领域
在航空航天应用上，镁合金由于其低密度、高比强度的特性使得其很早就在航空工业上得到应用，航空材料减重带来的经济效益和性能的改善十分显著，商用飞机与汽车减重相同重量带来的燃油费用节省，前者是后者的近100倍。而战斗机的燃油费用节省又是商用飞机的近10倍，更重要的是其机动性能改善可以极大提高其战斗力和生存能力。
在交通运输业应用上，据测算，汽车所用燃料的60%消耗于汽车自重，汽车自重减10％，耗油将减少8-10%，其燃油效率可提高5.5％，如果每辆汽车能使用70公斤镁，ＣＯ2的年排放量就能减少30％以上。
3C产品--Computer，Communication，Consumer Electronic Product（计算机类、通讯类、消费类电子产品）是当今全球发展最为快速的产业，在 3C产品朝着轻、薄、短、小方向发展趋势的推动下，近年来镁合金的应用得到了持续增长。镁合金与传统3C产品所使用的材料相比,具有重量轻、振动吸收性良好、比阻尼容量高、电磁屏蔽性佳、散热性好和质感佳等优良特性。
在其它领域，镁牺牲阳极作为有效的防止金属腐蚀的方法之一，广泛应用于长距离输送的地下铁制管道和石油储罐，作为镁牺牲阳极的镁合金有３～４万吨／年的市场需求量，且每年以２０％的速度增长；镁合金型材、管材，以前主要用于航空航天等尖端或国防领域，近几年由于镁合金生产能力和技术水平的提高，其生产成本已下降到与铝合金相当的程度，极大地刺激了其在民用领域的应用，如用做自行车架、轮椅、康复和医疗器械及健身器材等。
在航空航天应用上，镁合金由于其低密度、高比强度的特性使得其很早就在航空工业上得到应用，航空材料减重带来的经济效益和性能的改善十分显著，商用飞机与汽车减重相同重量带来的燃油费用节省，前者是后者的近100倍。而战斗机的燃油费用节省又是商用飞机的近10倍，更重要的是其机动性能改善可以极大提高其战斗力和生存能力。
在交通运输业应用上，据测算，汽车所用燃料的60%消耗于汽车自重，汽车自重减10％，耗油将减少8-10%，其燃油效率可提高5.5％，如果每辆汽车能使用70公斤镁，ＣＯ2的年排放量就能减少30％以上。
3C产品--Computer，Communication，Consumer Electronic Product（计算机类、通讯类、消费类电子产品）是当今全球发展最为快速的产业，在 3C产品朝着轻、薄、短、小方向发展趋势的推动下，近年来镁合金的应用得到了持续增长。镁合金与传统3C产品所使用的材料相比,具有重量轻、振动吸收性良好、比阻尼容量高、电磁屏蔽性佳、散热性好和质感佳等优良特性。
在其它领域，镁牺牲阳极作为有效的防止金属腐蚀的方法之一，广泛应用于长距离输送的地下铁制管道和石油储罐，作为镁牺牲阳极的镁合金有３～４万吨／年的市场需求量，且每年以２０％的速度增长；镁合金型材、管材，以前主要用于航空航天等尖端或国防领域，近几年由于镁合金生产能力和技术水平的提高，其生产成本已下降到与铝合金相当的程度，极大地刺激了其在民用领域的应用，如用做自行车架、轮椅、康复和医疗器械及健身器材等。
4、镁合金在应用中存在的技术问题
由于镁元素极为活泼，镁合金在熔炼和加工过程中极容易氧化燃烧，因此，镁合金的生产难度较大；镁合金的生产技术还不成熟和完善，特别是镁合金成形技术有待进一步发展；现有工业镁合金的高温强度、蠕变性能较低，限制了镁合金在高温（150～350℃）场合的应用；镁合金的常温力学性能，特别是强度和塑韧性有待进一步提高；镁合金的合金系列相对很少，变形镁合金的研究开发严重滞后，不能适应不同应用场合的要求。
由于镁元素极为活泼，镁合金在熔炼和加工过程中极容易氧化燃烧，因此，镁合金的生产难度较大；镁合金的生产技术还不成熟和完善，特别是镁合金成形技术有待进一步发展；现有工业镁合金的高温强度、蠕变性能较低，限制了镁合金在高温（150～350℃）场合的应用；镁合金的常温力学性能，特别是强度和塑韧性有待进一步提高；镁合金的合金系列相对很少，变形镁合金的研究开发严重滞后，不能适应不同应用场合的要求。
5、镁合金的发展方向
（1）耐热镁合金。
耐热性差是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一，当温度升高时，它的强度和抗蠕变性能大幅度下降，使它难以作为关键零件（如发动机零件）材料在汽车等工业中得到更广泛的应用。已开发的耐热镁合金中所采用的合金元素主要有稀土元素（RE）和硅（Si），但是稀土合金的高成本是其被广泛应用的一大阻碍。
（2）耐蚀镁合金。
镁合金的耐蚀性问题可通过两个方面来解决：一是严格限制镁合金中的Fe、Cu、Ｎi等杂质元素的含量。二是对镁合金进行表面处理。根据不同的耐蚀性要求，可选择化学表面处理、阳极氧化处理、有机物涂覆、电镀、化学镀、热喷涂等方法处理。
（3）阻燃镁合金。
镁合金在熔炼浇铸过程中容易发生剧烈的氧化燃烷。熔剂保护法和气体保护法是行之有效的阻燃方法，但它们在应用中会产生严重的环境污染，并使得合金性能降低，设备投资增大。上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心通过同时加入几种元素，开发了一种阻燃性能和力学性能均良好的轿车用阻燃镁合金，成功地进行了轿车变速箱壳盖的工业试验，并生产出了手机壳体、ＭＰ3壳体等电子产品外壳。
（4）高强高韧镁合金。
现有镁合金的常温强度和塑韧性均有待进一步提高。在镁合金中加入Ca、Zr可显著细化晶粒，提高其抗拉强度和屈服强度；通过快速凝固粉末冶金、高挤压比及等通道角挤（ECAE）等方法，可使镁合金的晶粒处理得很细，从而获得高强度、高塑性。
（5）变形镁合金。
新型变形镁合金及其成型工艺的开发，已受到国内外材料工作者的高度重视。与压铸镁合金产品相比，变形的镁合金材料可获得更高的强度，更好的延展性及更多样化的力学性能，可以满足不同场合结构件的使用要求。
（6）镁合金成形技术。
镁合金成形分为变形和铸造两种方法，当前主要使用铸造成形工艺，压铸是应用最广的镁合金成形方法。
镁合金半固态触变铸造（Thixo-Molding）成形新技术，近年来受到美国、日本和加拿大等国家的重视。与传统的压铸相比，触变铸造法无需熔炼、浇注及气体保护，生产过程更加清洁、安全和节能
（1）耐热镁合金。
耐热性差是阻碍镁合金广泛应用的主要原因之一，当温度升高时，它的强度和抗蠕变性能大幅度下降，使它难以作为关键零件（如发动机零件）材料在汽车等工业中得到更广泛的应用。已开发的耐热镁合金中所采用的合金元素主要有稀土元素（RE）和硅（Si），但是稀土合金的高成本是其被广泛应用的一大阻碍。
（2）耐蚀镁合金。
镁合金的耐蚀性问题可通过两个方面来解决：一是严格限制镁合金中的Fe、Cu、Ｎi等杂质元素的含量。二是对镁合金进行表面处理。根据不同的耐蚀性要求，可选择化学表面处理、阳极氧化处理、有机物涂覆、电镀、化学镀、热喷涂等方法处理。
（3）阻燃镁合金。
镁合金在熔炼浇铸过程中容易发生剧烈的氧化燃烷。熔剂保护法和气体保护法是行之有效的阻燃方法，但它们在应用中会产生严重的环境污染，并使得合金性能降低，设备投资增大。上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心通过同时加入几种元素，开发了一种阻燃性能和力学性能均良好的轿车用阻燃镁合金，成功地进行了轿车变速箱壳盖的工业试验，并生产出了手机壳体、ＭＰ3壳体等电子产品外壳。
（4）高强高韧镁合金。
现有镁合金的常温强度和塑韧性均有待进一步提高。在镁合金中加入Ca、Zr可显著细化晶粒，提高其抗拉强度和屈服强度；通过快速凝固粉末冶金、高挤压比及等通道角挤（ECAE）等方法，可使镁合金的晶粒处理得很细，从而获得高强度、高塑性。
（5）变形镁合金。
新型变形镁合金及其成型工艺的开发，已受到国内外材料工作者的高度重视。与压铸镁合金产品相比，变形的镁合金材料可获得更高的强度，更好的延展性及更多样化的力学性能，可以满足不同场合结构件的使用要求。
（6）镁合金成形技术。
镁合金成形分为变形和铸造两种方法，当前主要使用铸造成形工艺，压铸是应用最广的镁合金成形方法。
镁合金半固态触变铸造（Thixo-Molding）成形新技术，近年来受到美国、日本和加拿大等国家的重视。与传统的压铸相比，触变铸造法无需熔炼、浇注及气体保护，生产过程更加清洁、安全和节能
6、国外镁业研发动态
各国纷纷加大镁合金制品的研发力度，尤其是20世纪90年代以来，相继出台了镁研究计划，开展了大型的"产、学、研"联合攻关项目和计划。德国政府制订了一个投资2500万德国马克的镁合金研究开发计划，主要研究压铸合金工艺，快速原型化与工具制造技术和半固态成型工艺，以提高德国在镁合金应用方面的能力；1993年欧洲汽车制造商提出"３公升汽油轿车"的新概念，美国也提出了"PNGV"（新一代交通工具）的合作计划，其目标是生产出消费者可承受的每百公里耗油３公升的轿车，且整车至少80％以上的部件可以回收，这些要求迫使汽车制造商采用更多高新技术，生产重量轻、耗油少、符合环保要求的新一代汽车；日本通过了"家电回收法"，以限制工程塑料的使用，率先将镁合金用于笔记本电脑、移动电话、数码相机、摄像机上，并计划推广到家电和通讯器材等领域。
各国纷纷加大镁合金制品的研发力度，尤其是20世纪90年代以来，相继出台了镁研究计划，开展了大型的"产、学、研"联合攻关项目和计划。德国政府制订了一个投资2500万德国马克的镁合金研究开发计划，主要研究压铸合金工艺，快速原型化与工具制造技术和半固态成型工艺，以提高德国在镁合金应用方面的能力；1993年欧洲汽车制造商提出"３公升汽油轿车"的新概念，美国也提出了"PNGV"（新一代交通工具）的合作计划，其目标是生产出消费者可承受的每百公里耗油３公升的轿车，且整车至少80％以上的部件可以回收，这些要求迫使汽车制造商采用更多高新技术，生产重量轻、耗油少、符合环保要求的新一代汽车；日本通过了"家电回收法"，以限制工程塑料的使用，率先将镁合金用于笔记本电脑、移动电话、数码相机、摄像机上，并计划推广到家电和通讯器材等领域。