（轻金属冶金学1-1）镁冶金学第一讲----概论

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1、主要内容：1，概述2，硅热法炼镁3，电解法炼镁4，粗镁的精炼主要参考书目：1，硅热法炼镁生产工艺学（中南大学出版社，2003，徐日瑶主编）2，金属镁生产工艺学（中南大学出版社，2003，徐日瑶主编）3，镁电解生产工艺学（中南大学出版社，2006，张永健主编）教师联系方式：周向阳，冶金馆308，8836329，13908482918镁冶金学主要内容：第一讲：概论1，镁的基本特性2，镁的消费结构3，炼镁的主要原料4，炼镁的方法简述一、镁的基本特性一、镁的基本特性基本特性基本特性元素符号：Mg;第2族，第3周期；地壳中储量第8，(O>Si>Al>Fe>Ca>Na>K>M

2、g)；原子序号：12；相对原子量：24.305；存在3个自然同位素，质量数分别为23.985、24.986和25.983；镁粉、镁丝和镁薄在空气中加热时容易燃烧，燃烧时发出耀眼的白光。基本特性Colour:silverywhite镁在室温下为稳定的固态；空气中容易氧化成灰色。碱土轻金属，密度比铝轻1/3，只有铁的2/9；▲电子特性——电子云排布:1S22S22P63S2价电子排布式为3s2；镁的离子价态通常为+2价；基本特性▲晶体结构特征——近乎完美的密排六方结构（hcp)基本特性▲熔点和沸点——△标准大气压下，熔点为（650+1）℃；在镁中添加Pb、Al和Sb等

3、元素将提高其沸点，而添加Zn和Cd等元素则会降低镁的沸点。△标准大气压下的沸点为（1360+1）℃；随压力的增加，镁的熔点逐渐升高。△密度——密度小，1738kgm-3(20℃)；△蒸气压——215.95Pa(627℃),1037.1Pa(727℃).基本特性▲力学性能△镁的室温塑性很差；纯镁单晶体的临界切应力只有（48~49）×105Pa，纯镁多晶体的强度和硬度也不高，因此，纯镁不能直接用作结构材料，纯镁通常被用来配制镁合金或其它合金。△金属镁的弹性模量与其纯度及温度有关。纯度为99.98%的金属镁在20℃（293K）时的动态弹性模量为44GPa，静态弹性模量为

4、40GPa；当纯度为99.80时，金属镁的动态和静态弹性模量分别为45GPa和43GPa。随着温度的升高，金属镁的弹性模量下降。基本特性基本特性▲化学性质△耐蚀性较差。主要原因：①镁的标准电极电位较负，容易失去电子；②表面氧化膜疏松多孔，且脆性大。△在许多介质中都有反应。介质化学反应特征空气（1）随温度的升高而，氧化快速增长，特别是在潮湿空气中；（2）固体镁不易燃烧，在熔融状态时易燃烧；（3）镁屑、镁粉更易燃烧生成氧化镁。N2、CO、SO2（1）在573.15K时，镁与氮发生反应生成Mg3N2；在943.15K时，镁的氮化反应异常迅速。（2）高温下镁可分解CO2和

5、SO2，生成MgC2、MgS基本特性酸溶液⑴镁与盐酸、硝酸、硫酸、磷酸等酸溶液反应剧烈；⑵能耐氢氟酸和铬酸的腐蚀；⑶有机酸能腐蚀镁。碱溶液酒精和矿物油镁在苛性碱溶液、碳酸钠溶液、二硫化碳、干燥的碳氢化合物、有机卤素衍生物、无水酒精和矿物油中比较稳定。氧化物氯化物镁能将许多氧化物还原成金属，并能与许多金属形成合金。MgC12和CaC12对镁的腐蚀最大。水蒸馏水在室温下几乎不与镁发生反应；沸水与镁却发生强烈的作用，生成氢和氢氧化镁。在海水和矿泉水中镁容易受到腐蚀。其它金属铁在镁中的溶解度很小，而铁含量对镁的耐蚀性能影响很大。为了避免镁的严重腐蚀，镁中的含铁量不应超过0

6、.02%。Ni、Cu、K、Na也会降低镁的抗腐蚀性能，Mn能增加镁的耐腐蚀性能。基本特性▲合金化性能△元素周期表中有几十种元素可与镁形成合金。Al、Ca、Ce、Li、Mn、Sc、Ti、Y、Zn、Zr△镁的强正电性，使得其能与大部分合金元素形成金属间化合物。最常见的镁金属间化合物结构有三种类型：①具有CsCl简单立方结构的AB型，典型的合金有MgAg、MgCe和MgSn等；②具有Laves相的AB2型，典型的合金有MgCu2、MgZn2和MgNi2等；③具有面心立方的CaF2型，典型的合金有Mg2Si和Mg2Sn等。基本特性﹙1﹚实用金属中质量最轻﹙铝的2／3﹚﹙2

7、﹚      比重上的刚性较高﹙3﹚      抗凹性优良﹙4﹚      震动吸收性良好﹙5﹚      电磁波绝缘性佳﹙6﹚      放热性高﹙7﹚      切削抵抗小，加工性优良﹙8﹚      可回收使用﹙9﹚      原料成本低基本特性▲金属镁的典型性质概括二、镁的消费结构二、镁的消费结构消费结构▲铝合金领域的应用铝合金、镁合金（镁压铸件）和钢铁脱硫三大领域。⑴作为重要的合金元素。①有些系列铝合金中镁的加入量可以超过10%。如在5XXX系铝合金中、牌号为5A13的铝合金中镁的含量范围为9.2~10.5%。在5XXX系铝合金中。②镁主要是固溶状态和β

8、相（Mg2