鎂合金是最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料, 其密度為1.75g/cm3～1.90g/cm3，比鋁合金約輕36% ，比鋅合金約輕73%。鎂合金的強(qiáng)度和彈性模量較低, 但它有高的比強(qiáng)度和比剛度，在相同重量的構(gòu)件中，選用鎂合金可使構(gòu)件獲得更高的剛度。
鎂合金有很高的阻尼容量和良好的消震性能，它可承受較大的沖擊震動(dòng)負(fù)荷，適用于制造承受沖擊載荷和振動(dòng)的零部件。
鎂合金具有優(yōu)良的切削加工性和拋光性能，在熱態(tài)下易于加工成型。
鎂合金鑄件的抗拉強(qiáng)度與鋁合金鑄件相當(dāng)，一般可達(dá)250MPa，最高可達(dá)600多MPa。屈服強(qiáng)度、延伸率與鋁合金相比也相差不大。
鎂合金還具有良好的耐腐蝕性能、電磁屏蔽性能、防輻射性能，可進(jìn)行高精度機(jī)械加工。
鎂合金具有良好的壓鑄成型性能，壓鑄件比厚最小可達(dá)0.5mm ，適合制造汽車各類壓鑄件。
鎂合金汽車發(fā)動(dòng)機(jī)帶給汽車的好處是顯而易見的。一是它的質(zhì)量輕, 換用鎂合金能減輕整車重量，也就間接減少了燃油消耗量。二是它的比強(qiáng)度高于鋁合金和鋼，比剛度接近鋁合金和鋼，能夠承受一定的負(fù)荷。三是它具有良好的鑄造性和尺寸穩(wěn)定性，易加工，廢品率低，從而降低生產(chǎn)成本。四是它具有良好的阻尼系數(shù)，減振量大于鋁合金和鑄鐵，用于殼體可以降低噪聲，用于座椅、輪圈可以減少振動(dòng)，提高汽車的安全性和舒適性。
鎂合金材料的耐蝕性分析
1、大氣腐蝕
鎂在大氣中腐蝕的陰極過程是氧的去極化，其耐蝕性主要取決于大氣的濕度及污染程度。一般地，潮濕的環(huán)境對鎂合金的腐蝕，只有當(dāng)同時(shí)存在腐蝕性顆粒的附著時(shí)才發(fā)生作用。如果大氣清潔，即使?jié)穸冗_(dá)到100%，鎂合金表面只有一些分散的腐蝕點(diǎn)。但是當(dāng)大氣污濁，有腐蝕性顆粒在鎂合金表面構(gòu)成陰極時(shí)，表面則迅速生成灰色的腐蝕產(chǎn)物。大氣中含有硫化物和氯化物將加速鎂的腐蝕，大氣中SO2含量達(dá)100mg/m3時(shí)，腐蝕速率增加，生成可溶性的硫酸鹽，因此鎂在工業(yè)大氣和海洋大氣中是不耐蝕的。在干燥的清潔空氣中，由于表面膜的保護(hù)作用而基本穩(wěn)定。
2、在各種介質(zhì)中的腐蝕
鎂及其合金在大多數(shù)有機(jī)酸、無機(jī)酸和中性介質(zhì)中均不耐腐蝕，甚至在蒸餾水中，去除了表面膜的鎂合金也會(huì)因?yàn)榘l(fā)生腐蝕而析氫。但在鉻酸中由于鎂表面鈍化而較為穩(wěn)定。在含有Cl-及SO42-的溶液中腐蝕速率較大，而在含有SiO23-、CrO42-、Cr2O42-、PO43-、F-等離子的溶液中，由于可能形成保護(hù)性的表面膜而腐蝕速率較小。鎂在堿中耐蝕性好，由于Mg(OH)2沉淀膜的存在，對基體具有很好的保護(hù)作用。
3、電偶腐蝕與全面腐蝕
鎂合金由于電極電位較絕大多數(shù)金屬低，當(dāng)鎂及其合金與其它金屬接觸時(shí)，一般作為陽極發(fā)生電偶腐蝕。陰極可以是與鎂直接有外部接觸的異種金屬，也可以是鎂合金內(nèi)部的第二相或雜質(zhì)相。對于氫過電位較低的金屬如Fe、Ni、Cu等，作為雜質(zhì)在合金內(nèi)部與鎂構(gòu)成腐蝕微電池，導(dǎo)致鎂合金發(fā)生嚴(yán)重的電偶腐蝕。而那些具有較高氫過電位的金屬，如Al、Zn、Cd等，對鎂合金的腐蝕作用相對較小。鎂合金基體與內(nèi)部第二相形成的電偶腐蝕在宏觀上表現(xiàn)為全面腐蝕。
4、應(yīng)力腐蝕破裂與氫脆
Mg-Mn合金和Mg-Zn-Zr合金對應(yīng)力腐蝕破裂(SCC)不敏感。而Mg-Al-Zn合金具有應(yīng)力腐蝕開裂的傾向。鎂的SCC主要有穿晶型的，也有間型的。Mg-Al-Zn合金沿晶界生成Mg17Al12沉淀，其SCC是晶間型的，并且由于MgH的形成而導(dǎo)致氫脆。在pH值大于10.2的堿性介質(zhì)中，鎂合金非常耐SCC。而在含有Cl-的中性溶液中甚至在蒸餾水中，鎂合金對SCC極其敏感。而鎂合金在氟化物和含氟的溶液中耐SCC。
鎂合金的表面防腐蝕處理
鎂合金若要用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，采用保護(hù)膜和涂層處理,是最為簡單經(jīng)濟(jì)的方法。
目前用于鎂合金表面處理的方法大致可以分為三類，即：化學(xué)處理、陽極氧化和金屬鍍層，三者均可以與有機(jī)涂層配合使用。
1、化學(xué)處理
通過化學(xué)處理可以在基體表面形成由氧化物或金屬鹽構(gòu)成的鈍化膜。這層膜與基體具有良好的結(jié)合力，阻止腐蝕介質(zhì)對基體的侵蝕。加入稀土元素也可以形成保護(hù)膜。轉(zhuǎn)化膜在pH值為8. 5的緩沖溶液中可以顯著降低鎂的溶解速率。而在pH為8. 5的侵蝕性溶液中浸泡60 min 后，膜的保護(hù)性能變差。鎂合金在錳鹽和磷酸鹽組成的體系中，在對鎂有緩蝕作用的添加劑存在的件下，可以形成保護(hù)性好、硬度和厚度均超過鉻酸鹽膜的轉(zhuǎn)化膜。該轉(zhuǎn)化膜在5% NaCl溶液中侵蝕后，具有自愈合能。
2、陽極氧化
鎂合金的陽極氧化處理較化學(xué)處理可以大幅度提高耐蝕能力。陽極氧化膜可以作為涂裝底層，以增進(jìn)涂層與合金基體的結(jié)合力。SEM觀察表明,氧化膜多孔且孔的形狀不規(guī)則，這些孔如果不封閉，在腐蝕環(huán)境中很快擴(kuò)大。因此鎂合金的陽極氧化多集中在降低氧化膜的孔隙率。將鎂合金置于電解質(zhì)水溶液,在高電壓下，使材料表面膜微孔中產(chǎn)生火花放電斑點(diǎn)。在熱化學(xué)、等離子體化學(xué)和電化學(xué)共同作用下，生成陶瓷膜層。這種膜的孔隙率大大降低，較普通陽極氧化耐蝕性及耐磨性有較大提高。
3、金屬鍍層
鎂合金經(jīng)酸洗活化后，在鎂基體上能夠直接沉積得到化學(xué)鍍鎳層。但是由于鎂的化學(xué)活潑性，過程中大量析氫，鍍層與基體結(jié)合力差。在中間加入浸鋅工藝,所得鍍層與基體結(jié)合力好，亮度高。不經(jīng)浸鋅，在鎂上直接化學(xué)鍍鎳的工藝。使用氟化物為活化劑,經(jīng)過化學(xué)鍍鎳、鈍化及熱處理，鍍層具有良好的力學(xué)性能、耐蝕性、可焊性及對環(huán)境的穩(wěn)定性，而且使器件的小孔內(nèi)部也能夠被鍍層所覆蓋。
總結(jié)
通過以上分析，我們可以看出，鎂合金由于較差的耐蝕性而限制了它的應(yīng)用。解決鎂合金的腐蝕防護(hù)問題，可以從控制雜質(zhì)含量，制備高純合金，發(fā)展新的耐蝕合金離子注入及激光表面改性等幾方面入手，使鎂合金優(yōu)越的材料性能可以得到更廣泛的應(yīng)用。
