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(lèi)：
　　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?xún)?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。

清洗浸蝕活化浸鋅氰化鍍銅電鍍,清洗浸蝕氟化物活化化學(xué)鍍鎳電鍍。電鍍及化學(xué)鍍兩種方法均是將鍍液中的金屬陽(yáng)離子還原為基態(tài)金屬沉積于鍍件表面，不同的是電鍍中還原反應(yīng)所需要的電子由外電路供給，化學(xué)鍍中還原反應(yīng)所需要的電子由還原劑提供，在進(jìn)行浸鍍時(shí)可由基體金屬直接提供電子。對(duì)于形狀復(fù)雜的鎂合金，電鍍時(shí)由于電流密度分布不均，尤其在孔洞及深凹處，導(dǎo)致產(chǎn)生的鍍層不均勻。但化學(xué)鍍不存在此缺點(diǎn)，對(duì)于形狀復(fù)雜的鎂合金，即使在孔洞及深凹處也會(huì)獲得均勻的鍍層?；瘜W(xué)鍍的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以將碳化物、PTFE等物質(zhì)作為第二相進(jìn)行共沉積以提高鍍層的硬度、耐磨、潤(rùn)滑等性能.此外，進(jìn)行合金電鍍也可以提高鍍層的硬度及耐磨性。由于鎂異常的電化學(xué)反應(yīng)活性，導(dǎo)致鎂合金上進(jìn)行電鍍或化學(xué)鍍時(shí)前處理工序特別重要，前處理過(guò)程對(duì)于能否形成滿(mǎn)意的鍍層也很關(guān)鍵，前處理工藝對(duì)鎂合金進(jìn)行電鍍或化學(xué)鍍的重要問(wèn)題是正確的前處理，一旦形成適當(dāng)?shù)牡讓?，可以進(jìn)一步鍍覆我們所需性能的金屬或合金。目前為常用的底層為浸鋅層和直接化學(xué)鍍鎳層。所形成的底層無(wú)孔，否則進(jìn)一步進(jìn)行電鍍或化學(xué)鍍時(shí)會(huì)產(chǎn)生更多的孔隙，難于獲得均勻的鍍層。鎂合金的前處理工序復(fù)雜、耗時(shí)，需控制方能獲得良好的結(jié)合力及耐蝕性，并且前處理過(guò)程因合金而異。對(duì)于不同型號(hào)的鎂合金或所采用的鍍液不同，前處理的方法也不同。下面簡(jiǎn)要介紹一下一些基于浸鋅、直接化學(xué)鍍鎳等方法的不同前處理工藝。

鋼中添加鎂可以細(xì)化夾雜物，并對(duì)氧化物、硫化物進(jìn)行有效變質(zhì)，反應(yīng)產(chǎn)物不易聚合成大的簇團(tuán)。但金屬鎂熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低，加入鋼水后迅速氣化，易導(dǎo)致鋼水噴濺事故。國(guó)內(nèi)曾有個(gè)別企業(yè)嘗試過(guò)向鋼液中直接加入鎂合金，但因?yàn)閲姙R嚴(yán)重而放棄。山鋼集團(tuán)萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼廠“120t轉(zhuǎn)爐→LF/RH→4號(hào)CC”生產(chǎn)線(xiàn)主要生產(chǎn)別管線(xiàn)鋼、船板鋼、壓力容器鋼和高層建筑結(jié)構(gòu)鋼，精煉結(jié)束后一般采用鈣處理，鋼中檢測(cè)到的夾雜物尺寸偏大。
　　東北大學(xué)的學(xué)者以熱力學(xué)計(jì)算為基礎(chǔ)，在120t鋼包內(nèi)進(jìn)行了鎂處理工業(yè)試驗(yàn)。結(jié)果表明采用緩釋含鎂包芯線(xiàn)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)鎂合金的平穩(wěn)喂入。檢測(cè)到鋼中w(T.Mg)=0.0010%~0.0016%。喂線(xiàn)過(guò)程中無(wú)鋼水增氮趨勢(shì)，T.O含量降低顯著$降低幅度約50%，鋼水潔凈度明顯提高。鎂處理后，SPHC鋼中夾雜物由氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)殒V鋁尖晶石或純的氧化鎂，尺寸從3~5μm降至1~2μm，夾雜物中鎂含量與鎂合金喂入量呈較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。鋼中添加鎂可以細(xì)化夾雜物，并對(duì)氧化物、硫化物進(jìn)行有效變質(zhì)，反應(yīng)產(chǎn)物不易聚合成大的簇團(tuán)。但金屬鎂熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低，加入鋼水后迅速氣化，易導(dǎo)致鋼水噴濺事故。國(guó)內(nèi)曾有個(gè)別企業(yè)嘗試過(guò)向鋼液中直接加入鎂合金，但因?yàn)閲姙R嚴(yán)重而放棄。山鋼集團(tuán)萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鋼廠“120t轉(zhuǎn)爐→LF/RH→4號(hào)CC”生產(chǎn)線(xiàn)主要生產(chǎn)別管線(xiàn)鋼、船板鋼、壓力容器鋼和高層建筑結(jié)構(gòu)鋼，精煉結(jié)束后一般采用鈣處理，鋼中檢測(cè)到的夾雜物尺寸偏大。

Mg-Zr二元相圖的鎂端存在包晶型反應(yīng),在此反應(yīng)溫度下,鋯在鎂中的固溶度為0.58%。包晶反應(yīng):L+α-Zr→α-Mg。α-Mg為鋯在鎂中的固溶體,鋯的熔點(diǎn)很高,1852℃,不與鎂形成化合物,鋯在熔融鎂中的熔解度很小,在包晶反應(yīng)溫度654℃時(shí)也只能熔解0.6%。這一特點(diǎn)給含鋯的鎂合金的熔煉帶來(lái)很大困難,容易出現(xiàn)成分偏析。在鑄造鎂-鋯合金及鎂-鋅-鋯合金組織中可觀察到明顯的枝晶偏區(qū),區(qū)中心鋯的濃度很高,甚致是純?chǔ)?Zr質(zhì)點(diǎn),由中心向外鋯的濃度逐漸下降。
　　鑄造時(shí)冷卻速度越快,晶粒核心中鋯的濃度越高,與周?chē)倘荏w中鋯的濃度差越大,這種晶內(nèi)枝晶偏析可以通過(guò)錠的均勻化處理消除。鋯在鎂熔體中的溶解度很小,鎂合金熔體凝固時(shí),Zr以α-Zr質(zhì)點(diǎn)形式析出,α-Zr與Mg均屬于密集六方晶格,而且晶格常數(shù)相當(dāng)接近,于是熔體中的α-Zr成為良好的結(jié)晶核心,從而可獲得晶粒細(xì)小均勻的組織。鋯還能減緩合金的擴(kuò)散速度,阻礙晶粒長(zhǎng)大,含0.6%Zr~0.8%Zr鎂合金具有小的晶粒和高的力學(xué)性能,另外,Zr還能提高鎂合金的抗腐蝕性能與高溫力學(xué)性能。二元鎂-鋯合金鑄件的強(qiáng)度較低,中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有納入此類(lèi)合金,只有美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)中有一種含0.7%Zr的二元鎂-鋯合金KIA-F,用于鑄造砂型及型鑄件,它有的阻尼性能。
　　由于二元鎂-鋯合金的性能不能滿(mǎn)足工業(yè)應(yīng)用要求,而鋯又是鎂的一種極有效的晶粒細(xì)化劑,因此它成為其他鎂合金的一種難得的輔助合金化元素,形成一類(lèi)很有實(shí)用價(jià)值的含鋯的鎂合金如Mg-Zn-Zr系合金與Mg-RE-Zr系合金。Mg-Zn系合金幾乎個(gè)個(gè)都含有0.3%Zr~1.0%Zr,Mg-Re、Mg-Th、Mg-Ag系合金都含有這么多的鋯。
　　鎂-鋅系合金的晶粒易長(zhǎng)大,而鋯具有細(xì)化晶粒與抑制晶粒長(zhǎng)大功效,是鑄態(tài)Mg-Zn合金極為有效的晶粒細(xì)化元素,于是Mg-Zn-Zr系合金應(yīng)運(yùn)而生,形成ZK系列鎂合金。Mg-Zn-Zr系合金可以熱處理強(qiáng)化,Zn是主要合金化元素,隨著Zn含量的增加,合金的凝固溫度區(qū)間變寬,熱裂傾向增大,可焊性能變差,不可用于鑄造形狀復(fù)雜的鑄件與制造焊接結(jié)構(gòu)。
　　在GB/T19078-2003中,鑄造鎂-鋅-鋯合金有ZK51A、ZK61A合金,變形鎂合金有ZK61M、ZK61S。按ASTM在關(guān)標(biāo)準(zhǔn),Mg-Zn-Zr系合金主要有ZK21A、ZK31、ZK40A、ZK60A、ZK51A和ZK61合金。
　　向Mg-Zn-Zr系合金添加稀土元素,合金在凝固過(guò)程中可在晶界形成含稀土的化合物,提高合金的鑄造性能,改善鑄件組織,但是它們很穩(wěn)定,在固溶處理時(shí)不易溶解,雖對(duì)鑄件力學(xué)性能元明顯影響,卻使其略有下降,在氫氣氛中固溶處理后可使性能恢復(fù),因?yàn)楣倘芴幚頃r(shí),氫可擴(kuò)散到鎂固溶體中,與化合物中的稀土元素反應(yīng)生成彌散的稀土氫化物質(zhì)點(diǎn),化合物中的鋅被釋放出來(lái),重新溶于α-Mg基體中,強(qiáng)化合金。

鋯和鈣同時(shí)加入鎂合金中如Mg-Zn-Ca-Zr合金,可使合金組織顯著細(xì)化,因?yàn)殁}促進(jìn)Zr在固溶體中的溶解。當(dāng)鎂合金熔體中存在鋁、硅、鐵、氫等雜質(zhì)時(shí),鋯可與它們形成密度較大的高熔點(diǎn)化合物,沉于坩堝底部而得以清除。
　　近四五十年來(lái),稀土鎂合金得到了很大發(fā)展,向Mg-RE合金中添加適量鈣可以細(xì)化晶粒,進(jìn)一步提升合金的強(qiáng)度。不過(guò),應(yīng)提出的是,只有熔體凝固時(shí)溶于其中的那部分Zr才具有晶粒細(xì)化作用,形成化合物的那部分鋯沒(méi)有晶粒細(xì)化作用。

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(lèi)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。