鋰的密度只有530kg/m3，將它加入鎂中形成的鎂-鋰合金是的密度低于鎂基體的鎂合金，是當(dāng)今密度小、比強(qiáng)度高的結(jié)構(gòu)合金，鎂-鋰合金的另一特點(diǎn)是有良好的塑性加工成形性能，可進(jìn)行冷加工。
　　根據(jù)二元鎂-鋰相圖，在589℃時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng)：
　　L→α-Mg+β-Li
　　在共晶溫度時(shí)，鋰在鎂中的固溶度為5.5%Li，共晶點(diǎn)為7.5%Li，溫度降低時(shí)，其溶解度幾乎沒(méi)有變化。β-Li為體心立方晶格固溶體，有良好的塑性，比α-Mg的還高一些。合金的鋰含量大于5.5%時(shí)，組織中會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度很低而塑性高的β-Li，導(dǎo)致合金的強(qiáng)度性能下降而塑性上升。因此，鎂-鋰合金不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，也不需要通過(guò)晶粒細(xì)化處理來(lái)提高塑性。
　　根據(jù)鋰含時(shí)的不同和組織不同，鎂-鋰合金可分為三類：
　　含鋰量低于5.5%的合金，其組織為L(zhǎng)i溶于密集六方晶格鎂中的α-Mg固溶體；
　　含＞5.5%Li~10.2%Li的合金，其組織為均一的β-Li固溶體晶粒。β-Li的晶格為體心立方，它的冷、熱成形加工能力比α-Mg的高，允許變形量雖可達(dá)50%~60%，但仍比鋁及鋁合金的低得多。
　　Mg-Li合金的缺點(diǎn)是有很高的化學(xué)活性，鋰易與空氣中的氧、氫、氮反應(yīng)，形成穩(wěn)定的化合物。因此，Mg-Li系合金的熔煉鑄造在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行或在真空條件下進(jìn)行。鎂-鋰合金的抗蝕性不高，比一般常用鎂合金的還低，還有相當(dāng)嚴(yán)重的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂傾向。
　　二元鎂-鋰合金的力學(xué)性能不高，和Al、Zn、Si等元素一同加入鎂中，雖可以顯著提高強(qiáng)度性能，但是尚未獲得廣泛的應(yīng)用，美國(guó)航空航天局（NASA）1960年研發(fā)的LA141A是有代表性的Mg-Li合金，已用于制造人造衛(wèi)星及航空器零件，此外還有LA91、LAZ933合金，它們含9%~14%Li，其密度只有1250 kg/m3~1350kg/m3，比彈性模量卻很高。LA141A和LS141A含金是用得較多的Mg-Li合金，它們含13%Li~15%Li，前者還含0.75%Al~1.75%Al，后者還含0.5%Si~0.8%Si。Mg-Li合金的比強(qiáng)度高，震動(dòng)衰減性能強(qiáng)，可切削加工性優(yōu)，是制造航空航天器的結(jié)構(gòu)材料。
　　LA141合金的室溫彈性模量為42GN/mm2，與傳統(tǒng)鎂合金彈性模量的45GN/mm2相差不多，但它的密度為1350kg/m3，比大多數(shù)常用鎂合金的1800kt/m3左右的低得多。LA141合金的撓曲剛度比同等質(zhì)量傳統(tǒng)鎂合金的大一倍。LS141A合金的彈性模量為41GN/mm2，密度為1330kt/m3，其撓曲剛度比LA141合金的大一些，為鋁合金的5倍余。
　　LA141A和LS141A合金的含鋰量均＞11%，有較好的室溫成形性能。LA91合金的組織較復(fù)雜，為α+β；LA141合金的組織由體心立方晶格的固溶體和面心立方結(jié)構(gòu)的LiAl及亞穩(wěn)定的面心立方晶格的AlLi2Mg金屬間化合物組成。鎂-鋰合金也可以產(chǎn)生一定的加工硬化作用。LA141合金在T7狀態(tài)應(yīng)用（固溶處理-空淬-177℃穩(wěn)定化處理）。穩(wěn)定化處理可以削除鎂-鋰合金的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性。同其他鎂合金一樣可以進(jìn)行焊接和熱加工，但焊后對(duì)焊接部位進(jìn)行應(yīng)力消除處理，以防應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，總體來(lái)說(shuō)，鎂-鋰合金的抗腐蝕性能還不如常規(guī)鎂合金的。
　　含量分別＜4%的Mn、Zn、Cd等可提高M(jìn)g-Li合金的抗蝕性，Mn的效果好；Si、Sb顯著降低合金的抗蝕性；Al、Sn對(duì)合金抗蝕性的影響與其含量有關(guān)：含0.6%~1.0%，合金的抗蝕性隨含量增加而下降，＞1.0%后其抗蝕性隨含量的增加而略有上升。向Mg-Li合金添加少量Al和Ca可在表面形成較穩(wěn)定的Mg(OH)2基化合物保護(hù)層而提高合金的抗蝕性，還對(duì)合金的可成形性及抗蠕變強(qiáng)度有利。Mg-Li系合金在潮濕中有強(qiáng)烈的應(yīng)力腐蝕敏感性。

鎂合號(hào)是怎樣編制的，從而對(duì)它有一個(gè)初步的了解，也就是說(shuō)對(duì)鎂合金有一個(gè)粗略的認(rèn)識(shí)。由于鎂合金類型不同，用途各異，其牌號(hào)也不同。鎂合號(hào)的表示方法有多種，當(dāng)下國(guó)際上尚無(wú)統(tǒng)一的表達(dá)方式，但都習(xí)慣于采用美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)（ASTM）的系統(tǒng)。
　　中國(guó)鎂及鎂合號(hào)與狀態(tài)名系統(tǒng)
　　根據(jù)中國(guó)國(guó)際GB/T5153-2003，
　　變形鎂及鎂合號(hào)的命名規(guī)則為：
　　純鎂牌號(hào)以Mg加數(shù)字的形式表示，數(shù)字表示鎂含量的低質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如Mg99.95為鎂含量≥99.95%的純鎂。
　　鎂合金的牌號(hào)以英文大寫(xiě)字母加數(shù)字再加大寫(xiě)英文字母的形式表示，前面的英文字母是其主要的合金元素代號(hào)（見(jiàn)下表），其后的數(shù)字表示主要合金元素的平均含量。后的英文字母為標(biāo)識(shí)代號(hào)，用以識(shí)別各具體合金元素相異或其含量有微小差別的不同合金。
　　中國(guó)鎂合號(hào)由兩個(gè)漢語(yǔ)拼音字母和其后的阿拉伯?dāng)?shù)字組成，字母M代表鎂（mei)合金，B表示變（bian）形，Y表示壓(ya)鑄，Z表示鑄(zhu)造。例如ZMI為一號(hào)鑄鎂合金，MB2為二號(hào)變形鎂合金，YM5為五號(hào)壓鑄鎂合金。
　　按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19078-2003（鑄造鎂合金錠）的產(chǎn)品牌號(hào)以英文字母加數(shù)字再加英文字母的形式表示，AZ91D表示一種Al的平均含量為9%，Zn的含量小于1%的鎂-鋁-鋅系鑄造鎂合金；AM20A是一種Al的平均含量為2%，Mn的含量小于1%的鎂-鋁-錳系鑄造鎂合金。后字母D表示第四種AZ91合金。
　　所謂標(biāo)識(shí)代號(hào)實(shí)際表示該合金成型的先后次序，“A”表示先面世的種合金，或是先登記的此種合金。在ASTM鎂合金命名系統(tǒng)中還包括表示材料和鑄件狀態(tài)的代碼。狀態(tài)代號(hào)由字母和其后的數(shù)字組成，如AZ91C-F表示鑄造狀態(tài)的鎂-鋁-鋅系A(chǔ)Z91C合金，鎂合金的狀態(tài)代號(hào)見(jiàn)下面，是ASTM制訂的，全世界通用。

通常按三種方式對(duì)鎂合金分類：合金化學(xué)成分，半成品加工成形工藝，是否含鋯或鋁。
　　按化學(xué)成分就是按其主要合金化元素分類：Mg-Al、Mg-Mn、Mg-Zn、Mg-Si、Mg-RE、Mg-Zr、Mg-Th、Mg-Ag與Mg-Li等二元系合金，以及Mg-Al-Zn、Mg-Al-Mn、Mg-Mn-Ce、Mg-RE-Zr、Mg-Zn-Zr等三元系合金，Mg-Zn-RE-Zr、Mg-Al-Mn-Zn、Mg-Zn-RE-Zr、Mg-Zn-Zr-Ag、Mg-Al-Mn-Zn等四元合金及更復(fù)雜的多元合金，如Mg-Ag-Th-RE-Zr等五元合金，等等。
　　常規(guī)鎂合金的品種雖遠(yuǎn)不如鋁合金的多，也不如銅合金那么豐富多彩，但新的合金系不斷涌現(xiàn)，性能的鎂合金顯露頭角，一些含新合金元素的鎂合金成為研究熱點(diǎn)。
　　向現(xiàn)有的鎂合金添量合金化元素如表面活性元素鈣、鍶、鋇、銻、錫、鉛、鉍等，對(duì)合金成分進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以獲得有良好綜合性能的或有某種特殊性能的新型鎂合金；含（釷（Th）的新型航天鎂合金已獲得實(shí)際應(yīng)用，如Mg-Th-Zr、Mg-Th-Zn-Zr和Mg-Ag-Th-RE-Zr合金以用于制造火箭和飛船的一些零件，取得了好的效果。不過(guò)Th是一種放射性元素，對(duì)人體健康與環(huán)境都有危害，被限制使用，有些國(guó)家如英國(guó)將含Th量大于2%的合金列為放射性材料有關(guān)管理?xiàng)l例與規(guī)定，這不但很麻煩，而且加大了零件的制造難度與生產(chǎn)成本。稀土元素可賦于鎂合金一系列的性能，有望成為可以替代釷的理想的鎂的合金化元素?？磥?lái)，Mg-RE合金有著燦爛的應(yīng)用前程。
　　按成形工藝可將鎂合金分為：鑄造的和變形的兩大類，前者占鎂消費(fèi)量的85%以上，因?yàn)殒V合金的加工成形性能差，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，加工成本高，在很大程度上限制了它的廣泛應(yīng)用。這兩類合金在成分與冶金組織性能方面有很大差異，鑄造鎂合金主要用于壓鑄交通運(yùn)輸裝備、機(jī)器、電氣電子產(chǎn)品等零配件，壓鑄鎂合金工件具有鑄造、表面品質(zhì)優(yōu)良、鑄造組織、晶粒細(xì)小均勻、可產(chǎn)壁厚薄和形狀復(fù)雜的工件。鋁有相當(dāng)高的強(qiáng)化效果，含鋁的鎂合金有良好的鑄造性能，但鋁的含量不得低于3%；鋅也是鎂合金的強(qiáng)化性合金元素，但合金中的含量2%則有較強(qiáng)的熱裂傾向；Mn可與Al、Fe形成AlFeMn化合物，它的密度比鎂合金熔體的大，會(huì)沉于爐底部，混入渣中，有害雜質(zhì)Fe得以清除，Mn還能細(xì)化組織；稀土元素對(duì)鎂合金的鑄造性能入一些其他性能都有益。
　　Ni、Fe、Cu降低鎂合金的抗蝕性，是極為有害的雜質(zhì)，應(yīng)嚴(yán)格控制其含量。為推廣鎂合在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，宜加強(qiáng)對(duì)變形鎂合金的研究，但由于鎂為密集六方晶格，塑性變形能力比鋁及鋁合金的低得多，幾乎不可能獲得既有高的室溫強(qiáng)度又有加工成形性能良好的鎂合金，因此，早期的變形鎂合金設(shè)計(jì)時(shí)要求其組織中不含或盡量少含金屬間化合物，以使鎂合金保持良好的塑性與高的力學(xué)性能，合金強(qiáng)度性能的提高主要靠合金元素的固溶強(qiáng)化和塑性變形引起的加工硬化。過(guò)去使用的含1.5%Mn的鎂合金就是這樣的合金。
　　目前，變形鎂合金使用的主要合金化元素有鋁、錳、稀土、釔、鋯、鋅，它們一方面可以提高鎂合金的強(qiáng)度性能，另方面可改善鎂合金的熱變形能力，從而可以進(jìn)行鍛壓和擠壓，AZ31B、C、E合金廣泛用于擠壓生產(chǎn)，具有高的強(qiáng)度性能與良好的塑性，它們屬M(fèi)g-Al-Mn-Zn系合金，合金元素含量相等，但雜質(zhì)含量則有別。AZ31系列合金在軋制板、帶材時(shí)的裂邊傾向隨鋁含量的增大而上升，因此，AZ61合金幾乎不同于軋制板、帶材。
　　鋁、鋯是鎂合金主要的合金化元素，因此可根據(jù)其是否含鋁、鋯將其劃分為含鋁的或含鋯的鎂合金，以及不含鋁或不含鋯的鎂合金。鋯是鎂合金的很有價(jià)值的合金化元素，具有的細(xì)化晶粒作用，然而不盡如人意的是，它可與Mn、Al形成穩(wěn)定的密度較大的金屬間化合物，沉于坩堝或爐底部，削弱或甚至消除了應(yīng)起的作用，為此除MBI5合金含鋯外，其他的變形鎂合金都不含鋯，鑄造鎂合金ZM5、ZM10也不含鋯。

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