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第1篇 绪论3

1镁及镁合金工业与技术的发展历史、现状与趋势3

1.1 概述3

1.2 镁及镁工业的发展历史4

1.2.1 世界镁及镁工业的发展历史4

1.2.2 我国镁及镁工业的发展历史5

1.3 镁及镁工业的现状与发展趋势7

1.3.1 世界镁及镁工业的现状与发展趋势7

1.3.2 我国镁及镁工业的现状与发展趋势12

2镁及镁合金的特性与用途19

2.1 镁的基本特性19

2.1.1 镁的物理性能19

2.1.2 镁的力学性能25

2.1.3 镁的化学性能与腐蚀性能27

2.1.4 镁的工艺性能28

2.2 镁合金的特点28

2.3 镁及镁合金的主要应用领域29

3镁及镁合金材料的分类及加工方法与生产工艺流程30

3.1 镁及镁合金材料的分类30

3.2 镁及镁合金材料制备与加工方法概述30

3.2.1 镁及镁合金塑性加工成型方法的分类和特点30

3.2.2 镁及镁合金铸造材料加工成型方法的分类和特点31

3.2.3 镁及镁合金塑性加工成型方法的分类和特点31

3.3 镁及镁合金材料的生产工艺流程举例36

3.3.1 镁及镁合金压铸材的生产工艺流程36

3.3.2 镁及镁合金挤压材的生产工艺流程36

3.3.3 镁及镁合金轧制材的生产工艺流程37

3.4 镁及镁合金材料在塑性加工成型时的组织与性能变化38

3.4.1 热变形对镁及镁合金加工材料组织性能的影响38

3.4.2 冷变形对镁及镁合金加工材料组织性能的影响39

4镁及镁合金材料的品种、规格、应用及技术质量要求41

4.1 镁及镁合金材料的基本特性与应用41

4.1.1 几种常用结构材料主要性能的对比及镁合金材料的特点41

4.1.2 工业镁合金的基本特点与应用倾向42

4.2 镁及镁合金铸造材料的品种、规格及技术质量要求44

4.2.1 一般铸件44

4.2.2 压铸件44

4.3 镁及镁合金塑性加工材料的品种、规格及技术质量要求45

4.3.1 板、带材45

4.3.2 管、棒、型、线材46

4.3.3 锻件46

4.3.4 粉材46

第2篇 镁冶金及镁合金49

5原镁的生产方法与生产工艺技术49

5.1 镁资源及分布49

5.2 国内外近代镁冶金的发展概况53

5.3 原镁的生产方法、生产工艺与设备54

5.3.1 概述54

5.3.2 原镁的生产方法与生产工艺和设备55

6粗镁精炼与电解镁锭的制备93

6.1 概述93

6.2 粗镁的精炼方法与工艺94

6.2.1 熔剂精炼94

6.2.2 升华精炼100

6.3 电解镁锭的表面处理及质量检测与控制101

6.3.1 镁锭腐蚀的原因及其特点101

6.3.2 镁锭的表面处理102

6.3.3 镁锭钝化液——含铬废水的处理103

6.3.4 镁锭的质量检验104

7镁合金的分类、牌号、状态、化学成分与性能105

7.1 工业纯镁105

7.1.1 工业纯镁的牌号和化学成分105

7.1.2 金属元素对纯镁组织和性能的影响105

7.1.3 工业纯镁的性能107

7.1.4 工业纯镁的用途110

7.2 镁合金的物理冶金学与合金化原理110

7.2.1 镁合金的物理冶金特性110

7.2.2 镁合金的晶粒细化机理115

7.2.3 镁合金的热处理116

7.2.4 镁合金中各种合金元素的相互作用及影响116

7.3 镁合金的分类与基本特性120

7.3.1 镁合金的分类120

7.3.2 镁合金的基本特性121

7.4 镁合金的牌号和状态表示方法及化学成分123

7.4.1 ASTM命名法及镁合金的化学成分123

7.4.2 国际标准中镁合金牌号、状态的表示方法127

7.4.3 我国镁及镁合金牌号、状态命名系统及化学成分127

7.4.4 世界各国主要镁合金牌号、状态与化学成分对照131

7.5 主要镁合金的相图、相结构与相组成143

7.5.1 Mg-Al系合金143

7.5.2 Mg-Zn系合金145

7.5.3 Mg-Mn系合金147

7.5.4 Mg-Zr系合金149

7.5.5 Mg-RE系合金150

7.5.6 Mg-Li系合金153

7.5.7 Mg-Th系合金156

7.5.8 Mg-Ag系合金158

7.5.9 其他二元合金及三元合金的相图选编159

8镁合金的组织、性能、品种及应用163

8.1 概述163

8.2 无锆镁合金的组织特点与基本特性165

8.2.1 Mg-Al-Mn系合金165

8.2.2 Mg-Zn-Cu系合金167

8.2.3 Mg-Li系合金167

8.3 含锆镁合金的组织特点与基本特性169

8.3.1 Mg-Zn-Zr系合金169

8.3.2 Mg-RE-Zr系合金169

8.3.3 Mg-Th系合金171

8.3.4 Mg-Ag系合金171

8.4 新型合金172

8.4.1 快速凝固合金172

8.4.2 非晶合金172

8.4.3 以镁为基体的复合材料（MMC）173

8.5 镁粉174

8.5.1 车削铸锭法用于生产粗的碎粒174

8.5.2 刮削175

8.5.3 刨削、铣削和研磨175

8.5.4 雾化175

8.5.5 乳化176

8.6 镁及镁合金的金相组织与检验技术176

8.6.1 试样制备176

8.6.2 低倍组织检查178

8.6.3 高倍组织检验179

8.6.4 镁及镁合金的显微组织特征180

8.7 主要铸造镁合金的基本技术性能182

8.7.1 国外主要铸造镁合金的基本技术性能183

8.7.2 国内主要铸造镁合金的基本技术性能201

8.8 主要变形镁合金的基本技术性能234

8.8.1 国外主要变形镁合金的基本技术性能235

8.8.2 国内主要变形镁合金的基本技术性能246

第3篇 镁及镁合金材料制备与加工技术273

9镁合金的熔炼与铸造技术273

9.1 概述273

9.2 变形镁合金的熔炼技术275

9.2.1 镁合金的熔炼方法275

9.2.2 镁合金熔体与气体的相互作用275

9.2.3 镁合金熔炼用主要工艺辅料和熔剂的选择及净化变质处理278

9.2.4 变形镁合金的熔炼工艺283

9.2.5 镁合金的熔炼设备289

9.3 变形镁合金的铸造技术290

9.3.1 变形镁合金的铸造方法290

9.3.2 变形镁合金的铸造工艺291

9.3.3 变形镁合金的裂纹倾向性299

9.3.4 变形镁合金铸锭的偏析302

9.3.5 变形镁合金铸锭的缺陷和废品303

9.3.6 铸锭的机械加工304

9.3.7 镁合金熔铸时的安全问题305

10铸造镁合金材料的铸造成型技术306

10.1 镁合金铸造材料及零件的制备方法306

10.2 镁合金的熔炼与浇注技术306

10.2.1 原材料、回炉料及工艺材料306

10.2.2 熔剂308

10.2.3 熔炼镁合金前的准备工作310

10.2.4 铸造镁合金的熔炼316

10.2.5 铸造镁合金熔体净化处理技术320

10.2.6 铸造镁合金的晶粒细化处理技术321

10.2.7 铸造镁合金的熔炼工艺323

10.3 重力和低压铸造技术325

10.3.1 概述325

10.3.2 常用的铸造镁合金及性能325

10.3.3 几种常用的重力和低压铸造328

10.4 压力铸造技术335

10.4.1 概述335

10.4.2 镁合金压铸生产的原理及工艺特点337

10.4.3 铸造镁合金压铸工艺过程分析342

10.4.4 压铸的特点与应用344

10.4.5 镁合金压铸工艺参数的分析及合理选择与控制346

10.4.6 压铸件清理与校形362

10.4.7 镁合金压铸的发展方向364

10.5 镁及镁合金铸件质量的控制及主要缺陷分析365

10.5.1 缺陷分类及影响因素365

10.5.2 表面缺陷与防止措施366

10.5.3 内部缺陷与防止措施370

10.5.4 缺陷产生的影响因素370

10.5.5 解决缺陷的思路371

11镁及镁合金塑性成型技术372

11.1 概述372

11.1.1 镁合金的塑性变形特性372

11.1.2 常用镁合金的塑性加工方法373

11.2 镁合金的成型性及基本变形条件374

11.2.1 镁合金塑性变形的可成型性375

11.2.2 镁合金二次成型时的可成型性375

11.2.3 镁合金的应力-应变特性376

11.3 镁合金的挤压成型技术396

11.3.1 概述396

11.3.2 常用挤压镁合金及性能397

11.3.3 镁合金挤压成型的基本条件398

11.3.4 镁及镁合金的挤压工艺402

11.4 镁及镁合金轧制成型技术414

11.4.1 概述414

11.4.2 镁及镁合金厚板生产技术417

11.4.3 镁及镁合金薄板生产技术428

11.4.4 轧辊的预热、冷却、润滑及辊型控制434

11.4.5 镁及镁合金板带材的热处理、精整、矫直与包装437

11.4.6 镁及镁合金板材的力学性能440

11.4.7 镁及镁合金薄带连续铸轧工艺446

11.5 镁及镁合金的锻造成型技术448

11.5.1 概述448

11.5.2 镁及镁合金锻造前的准备451

11.5.3 镁及镁合金的锻压工艺452

11.5.4 锻件的切边与精整456

11.5.5 锻件的热处理456

11.5.6 镁及镁合金锻件的质量控制457

11.5.7 镁及镁合金锻造新工艺459

11.6 镁及镁合金等温成型技术461

11.6.1 镁合金等温成型的特点461

11.6.2 镁合金等温成型用设备和模具461

11.6.3 镁合金等温成型工艺及应用举例462

11.7 镁合金的超塑性成型技术463

11.7.1 概述463

11.7.2 超塑性变形机理及变形模型464

11.7.3 镁合金超塑性条件465

12镁及镁合金材料的热处理与精整矫直技术467

12.1 镁合金材料的热处理467

12.1.1 镁合金材料的主要热处理类型467

12.1.2 工艺操作和工艺参数对镁合金材料热处理性能的影响473

12.1.3 镁合金材料的热处理设备474

12.1.4 镁合金材料热处理质量的控制与检测474

12.1.5 镁合金材料热处理缺陷分析480

12.1.6 镁合金热处理安全技术481

12.2 镁合金材料的精整与矫直481

12.2.1 镁及镁合金铸件的精整和矫直482

12.2.2 镁合金模锻件的精整与矫直482

12.2.3 镁及镁合金板材精整与矫直485

12.2.4 镁及镁合金挤压产品的精整与矫直492

13镁及镁合金材料的深加工技术（二次成型）496

13.1 概述496

13.2 镁及镁合金板料的冲压成型496

13.2.1 冷成型496

13.2.2 热成型497

13.3 镁及镁合金旋压及冲击挤压成型508

13.3.1 旋压成型508

13.3.2 冲击挤压成型510

13.3.3 落锤成型511

13.4 镁及镁合金材料的连接512

13.4.1 概述512

13.4.2 焊接512

13.4.3 黏接530

13.4.4 机械连接531

13.5 镁及镁合金制品的机械加工技术535

13.5.1 概述535

13.5.2 镁合金材料的机械加工特性536

13.5.3 机加工刀具537

13.5.4 切削液538

13.5.5 各种机械加工的特点及加工工艺540

14镁及镁合金材料的防腐及表面强化处理生产技术551

14.1 概述551

14.2 镁及镁合金的腐蚀性与耐蚀性551

14.2.1 镁及镁合金腐蚀的基本知识551

14.2.2 镁及镁合金腐蚀的主要类型554

14.2.3 镁及镁合金的典型腐蚀失效形式及耐蚀性的检测与评价方法558

14.2.4 影响镁及镁合金耐蚀性的因素565

14.2.5 提高镁及镁合金耐腐蚀性的主要途径572

14.3 镁及镁合金材料的防腐措施572

14.3.1 电偶腐蚀的防护措施572

14.3.2 镁合金组合件的装配保护574

14.3.3 防止应力腐蚀开裂的措施578

14.4 镁及镁合金材料的表面强化改性处理578

14.4.1 概述578

14.4.2 表面清理和预处理580

14.4.3 镁及镁合金材料的化学氧化（转化膜）处理588

14.4.4 镁及镁合金材料的阳极氧化（电化学）处理技术598

14.4.5 镁及镁合金材料的微弧氧化处理技术608

14.4.6 氧化膜的修补与着色614

14.4.7 镁及镁合金材料的电镀技术616

14.4.8 镁及镁合金材料含氟协合涂层634

14.4.9 镁及镁合金材料的化学沉积处理技术637

14.4.10 镁及镁合金材料表面热喷铝扩散处理工艺639

14.4.11 有机涂层工艺与颜料着色639

14.4.12 镁材表面耐蚀改性强化处理新技术646

14.4.13 变形镁合金加工材料的防腐与表面强化处理技术654

14.4.14 镁合金表面处理层性能检测方法660

14.4.15 镁及镁合金材料的涂油包装662

14.5 提高镁及镁合金材料整体耐蚀性和强化改性的方法663

14.5.1 去除镁合金杂质的有害性来提高耐蚀性和强化改进663

14.5.2 采用特种铸造工艺来提高镁合金材料耐蚀性和强化改进663

14.5.3 采用特殊的强力塑性成型工艺来提高镁合金材料的耐蚀性和强化改进664

14.5.4 采用固溶热处理来提高镁合金的耐蚀性和强化改性665

14.5.5 采用快速凝固来提高镁合金材料耐蚀性和强化666

14.5.6 采用其他方法来提高镁合金耐蚀性和强化与改性668

15镁及镁合金新材料制备及加工新技术671

15.1 概述671

15.1.1 镁合金材料的基础研究现状671

15.1.2 镁合金材料生产装备的研发672

15.1.3 镁及镁合金的回收利用672

15.1.4 镁合金安全技术和安全保障管理体系673

15.2 新型（高效、节能、减排的）皮江法炼镁技术673

15.2.1 概述673

15.2.2 新型炼镁炉（还原炉）的研究开发674

15.2.3 蓄热式高温空气燃烧技术的应用675

15.2.4 调整能源结构，积极采用清洁能源677

15.2.5 节能环保型回转窑余热利用技术677

15.2.6 连续蓄热燃烧技术在粗镁精炼及镁合金冶炼中的应用677

15.2.7 高效、节能竖罐还原的研发及应用678

15.2.8 粗废镁无熔剂连续复合精炼技术679

15.2.9 新型皮江法炼镁技术的经济技术指标679

15.3 镁及镁合金新材料的研究开发681

15.3.1 高强镁合金的研究开发681

15.3.2 耐蚀镁合金的研究开发685

15.3.3 耐热镁合金的研究开发686

15.3.4 高温压铸镁合金的研究开发694

15.3.5 阻燃镁合金的研究开发697

15.3.6 超轻Mg-Li合金的研究开发697

15.3.7 快速凝固镁合金研究开发700

15.3.8 镁基非晶合金702

15.3.9 镁基复合材料707

15.3.10 阻尼镁合金材料719

15.3.11 储氢镁合金材料720

15.3.12 镁燃料电池725

15.3.13 低密度多孔（泡沫）镁合金材料730

15.4 镁及镁合金材料制备与加工新工艺、新技术的研究开发731

15.4.1 高纯镁精炼新工艺的研究开发731

15.4.2 镁合金熔炼与保护新技术的研究开发733

15.4.3 镁合金压铸新技术的研究开发735

15.4.4 镁合金板材成型新技术的研究开发738

15.4.5 镁及镁合金的半固态成型技术744

15.4.6 镁合金的超塑性成型技术760

15.4.7 镁合金蜂窝板制备技术的研究开发767

15.4.8 快速凝固/粉末冶金法制备变形镁合金技术772

15.4.9 喷射沉积法制备镁合金777

15.4.10 镁合金等温锻压成型技术781

15.4.11 镁合金粉末挤压技术783

15.4.12 复合成型技术785

第4篇 镁及镁合金的应用、回收利用及生产安全与防护789

16镁及镁合金材料的市场需求与应用开发789

16.1 概述789

16.2 镁及镁合金材料的市场与需求791

16.2.1 世界镁及镁合金的生产量及消费量791

16.2.2 我国镁及镁合金的生产量及消费量793

16.3 镁合金材料在交通运输业上的开发与应用796

16.3.1 镁合金材料应用对交通运输轻量化的效果796

16.3.2 镁及镁合金在汽车上的应用与开发798

16.3.3 镁合金材料在摩托车上的应用与开发813

16.3.4 镁合金材料在自行车上的应用与开发816

16.4 镁及镁合金材料在航空航天工业上的应用与开发818

16.4.1 航空航天工业对材料性能的要求818

16.4.2 镁合金材料在航空航天工业中的应用与开发820

16.5 镁及镁合金材料在常规武器（兵器工业）上的开发应用826

16.5.1 现代兵器零部件的镁合金化及发展趋势826

16.5.2 镁合金材料在兵器工业中的应用与开发828

16.6 镁及镁合金材料在电子工业中的应用与开发829

16.6.1 现代电子产品对材料的要求829

16.6.2 镁合金材料在电子工业中的应用与开发832

16.7 镁及镁合金材料在核工业上的应用与开发833

16.8 镁及镁合金材料在冶金和化学工业上的应用与开发834

16.8.1 镁材在冶金工业上的应用与开发834

16.8.2 镁材在化工工业上的应用与开发835

16.9 镁牺牲阳极产品的应用与开发835

16.10 镁及镁合金在其他领域中的应用与开发837

16.10.1 在烟火和照明上的应用837

16.10.2 在其他民用领域中的应用837

17镁及镁合金废料回收与再生综合利用840

17.1 概述840

17.2 镁及镁合金废料的产生840

17.3 废镁及镁合金的分类841

17.4 镁合金废料的回收工艺及方式842

17.4.1 镁合金废料的回收工艺842

17.4.2 镁合金废料的回收方式842

17.5 镁及镁合金废料的前期处理843

17.6 废镁及镁合金的熔铸方法和生产过程843

17.6.1 镁切屑真空蒸馏法844

17.6.2 熔剂熔炼法844

17.6.3 无熔剂熔炼法845

17.6.4 用废镁生产镁合金锭的工艺要点847

17.7 镁合金废料在熔炼中的质量控制措施848

17.7.1 降低合金中铁的含量848

17.7.2 降低或消除合金中非金属夹杂的含量849

17.7.3 防止外来杂质元素进入镁合金熔体850

17.7.4 高纯镁合金的成分控制851

17.7.5 镁熔液中的除气处理852

17.8 镁合金的检验方法852

17.8.1 化学成分的检验853

17.8.2 耐腐蚀程度的检验853

17.9 镁合金压铸废料绿色回收技术开发及应用853

17.9.1 镁合金废料无熔剂回收技术854

17.9.2 绿色回收技术经济指标854

17.9.3 回收镁合金质量控制854

17.9.4 绿色回收系统精炼效果855

17.9.5 回收镁合金在压铸生产中的应用856

17.10 镁合金压铸工艺废镁的现场再生技术与装备857

17.11 高危劣质废镁的蒸馏再生系统858

18镁及镁合金材料的安全生产与防护859

18.1 概述859

18.2 镁及镁合金发生燃烧的化学反应机理859

18.3 镁及镁合金安全生产的条件与要求860

18.3.1 对管理工作的要求860

18.3.2 镁合金安全生产对场地的要求860

18.3.3 对操作人员的要求861

18.3.4 对熔炼设备安全操作的要求861

18.3.5 镁合金压铸生产现场的要求861

18.3.6 镁合金压铸对设备的要求862

18.4 各生产工序的安全生产要求和防护措施863

18.4.1 镁合金熔炼过程中的安全与防护措施863

18.4.2 压铸工序的安全与防护措施865

18.4.3 镁合金热处理安全与防护措施866

18.4.4 镁合金材料机械加工中的安全与防护措施867

18.4.5 镁合金材料在研磨时的安全与防护措施868

18.4.6 打磨、抛光、烤漆工序的安全与防护措施868

18.4.7 物资存储管理的安全与防护措施869

18.4.8 熔渣（淤渣、浮渣）管理的安全与防护措施870

18.5 消防安全防范管理措施870

附录875

附录1 国内外镁及镁合金现行标准875

附录2 国家标准GB/T 3499—2011《原生镁锭》879

附录3 产业政策、发展规划与相关法规881

参考文献888