Mg合金综述：Mg在现代研究中的作用和意义
导读
文中就Mg在工程应用方面的最新进展进行了全面的综述。归纳了Mg及其材料性能的重要性，综述了各种合金元素对Mg合金力学性能的影响，详细介绍了Mg合金的广泛分类及其行为趋势，讨论了Mg在水介质中的腐蚀行为以及腐蚀产物对Mg材料特性的影响。另外，介绍了Mg合金的制造技术以及二次技术和Mg的各种应用及其应用的局限性。详细介绍了Mg合金的最新趋势，讨论了生物腐蚀对Mg合金的影响及其克服技术。
Mg是地壳中大量可用的元素之一，其结构密度低，比强度高。这种独特的性能迫使Mg及其合金在工业部门、汽车、航空航天和生物医学等领域的各种应用中的使用量增加。由于Mg是一种高活性金属，易发生腐蚀，因此在许多应用中使用受到限制，分析Mg及其合金在应用中的腐蚀行为至关重要。在设计和开发Mg合金时，应遵循适当的工艺，以克服Mg的局限性，并根据其应用提高所需的材料性能。为此，国外研究者广泛讨论了腐蚀的负面影响、原因、类型和各种测量腐蚀的技术，相关研究成果以题为“The role and significance of Magnesium in modern day research-A review”的综述形式发表于《Journal of Magnesium and Alloys》，旨在全面分析与Mg及其合金相关的所有方面，有助于更好地理解这种独特的金属。
有限可用资源的最佳利用是永恒的研究课题。针对近年来全球气温的上升，亟需采取预防措施来减少温室气体排放，而原油价格的大幅上涨已成为实业家的担忧。这些问题彻底改变了制造业的思维过程，为寻找替代品提供了动力。轻质材料可以成为良好的燃油替代品，提高汽车效率的同时可以减少二氧化碳排放，降低了燃油消耗，从而减轻了有限资源的负担，对消费者来说是经济的。
由于Mg具有良好的力学和物理性能，因此Mg合金作为可生物降解植入物也受到了严格的审查。Mg合金不易受到氢孔隙率的影响，而且流动性极强，因此铸造性能优异，压铸率较Al可提高50%。出色的阻尼能力导致任何材料的能量都被吸收，使其适用于负载持久的应用。较高的可加工性结合复杂的设计可以很容易地加工出精确的尺寸精度，在医疗应用中非常重要方面。导热系数比聚合物高，因此完全可回收。散热性能是塑料的100倍。此外还有电磁屏蔽和多功能性等其他独特特性。
纵然Mg在各种结构应用中可以替代现有的钢、铝合金，成为各种工程应用中最受欢迎的轻质材料之一。然而，低耐腐蚀性是一个主要障碍。通过添加各种合金元素，可以根据需要增强和调整材料性能，但在耐腐蚀性方面总是存在一定的折衷。此外，Mg的挥发性使合金部件制造过程复杂化。同时选择合适的合金元素成为制造业的一个不稳定因素。
Mg倾向于与各种元素形成合金。Mg形成二元、三元、四元合金，取决于添加的合金元素数量，典型合金包括Mg-Ca、Mg-Al、Mg-Zn、Mg-RE、Mg-Li等，一般分为铸造合金或挤压合金。与铸造Mg合金相比，挤压合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率等力学性能更高。这是因为在对合金进行二次操作后获得了细化的晶粒和均匀的微观结构。目前重点已经逐渐转移到用于生物医学应用的Mg稀土合金和Mg锂合金的开发上。由于Mg-稀土合金具有优异的生物功能性和生物相容性，其在生物植入物中的应用得到了显著的发展。
众所周知，生产复合材料可以获得优异的性能，其中一种是金属基体，另一种是增强体。阐述了Mg的金属基复合材料（MMC）并讨论了不同类型的钢筋以及影响钢筋选择的因素。为了获得具有所需性能的Mg MMC，金属基体和所选增强材料必须相容。否则，将产生不利影响，导致复合材料性能不佳。
Mg合金铸造中的一个主要问题是Mg熔体中存在的夹杂物或杂质，会导致铸件氧化，从而降低铸件品质。决定品质的主要因素之一是制造过程。在获得具有所需特性和尺寸的所需质量产品时，选择正确的技术非常重要。为此，详细阐述了如何在合金中控制夹杂物以及高强度合金的强塑性变形技术。
Mg的广泛应用之一是在生物医学领域，利用其腐蚀性，将其用作可生物降解的植入物、支架等。为此，需要研究Mg在人体内或模拟环境中的行为。讨论了其生物腐蚀的原因和补救措施，以及植入物生产的机械加工技术。附加讨论了Mg最重要的应用——在氢能储存中的应用，为Mg在这一领域发挥重要作用提供了基本思路。最后讨论了Mg铝合金在航空航天和汽车领域的各种结构应用及其发展前景和局限性。
Mg是一种高成本效益的材料，具有令人钦佩的性能，但用途非常有限，可以说赋予该研究领域的一个极好的未来。一个收支平衡点即将到来，Mg的缺点将被彻底消除，在需要轻量化的关键时刻，这种轻量化元素在工业领域必将有更大的份额。