1.2 镁的晶体结构和性能

1.2.1 镁的晶体结构

镁的外层电子为3S2的自由价电子结构，使得镁不具有任何共价键的特性，导致镁具有最低的平均价电子结合能和金属中最弱的电子间结合力。镁的这种电子结构使得镁具有较低的弹性模量。

通常一种金属材料的晶格有几个可能的滑移面，每个滑移面上同时存在几个可能的滑移方向。每个滑移面和这个滑移面上的一个滑移方向合起来为一个滑移系，每一个滑移系表示晶体滑移时可能采取的一个空间取向。滑移系越多，滑移过程中可能采取的空间取向就越多，位错不容易塞积，塑性就越好。一般多晶体材料至少要有5个独立的滑移系开动，才能进行稳定的塑性变形。镁具有密排六方晶体结构（图1-1），这种结构只有3个几何滑移系和2个独立滑移系，所以镁的塑性较差。而铝具有12个几何滑移系和5个独立的滑移系，所以，铝比镁的塑性就好得多。

1.2.2 镁的性能

1.物理性能

镁在门捷列夫元素周期表中属于ⅡA族碱土金属，呈银白色。镁的晶体结构和镁原子的核外层的电子构造决定了镁及其合金具有特殊的物理化学性能和力学性能。表1-1给出了镁的物理性能。

2.力学性能

镁在铸造状态下晶粒比较粗大，平均直径可达1.5mm。图1-2所示为镁再结晶平均晶粒直径与加热温度之间的关系。镁中的主要杂质为Fe（<0.059%）、Ni（<0.026%）、Pb（<0.006%）、Cu（<0.003%）等。在225℃以上变形时，镁的塑性显著提高。不同温度下铸造状态的镁的流变应力与应变量和应变速率之间的关系在表1-2中给出。

镁的力学性能与组织形态有关，变形加工后力学性能明显提高。表1-3给出了镁的力学性能。表1-4给出了镁的不同状态在室温下的力学性能。图1-3所示为镁的弹性模量与温度的关系。图1-4所示为镁的拉伸性能与温度的关系。

3.化学性能

镁是化学性能非常活泼的金属，其标准电极电位很低，为-2.37V。与其他工程结构用金属相比，镁的电极电位最低。对其他结构金属来讲，镁成为牺牲阳极。

镁耐碱，室温下，NaOH对镁几乎不起作用，但是加热时还是会发生化学反应。

镁不耐酸，除去无机酸中氢氟酸和铬酸及有机酸中的脂肪酸之外，无机酸和有机酸都能够迅速与镁发生反应，而将镁溶解。

加热时，镁容易还原碱金属和碱土金属的无水氧化物、氢氧化物、重金属氧化物、碳酸盐以及硅、硼、铝、铍的氧化物。