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合金元素影响镁合金的力学、物理、化学和工艺性能。铝是镁合金中最重要的合金元素，通过形成Mg 17 Al 12 相能显著提高镁合金的抗拉强度；锌和锰具有类似作用；银能提高镁合金的高温强度；硅能降低镁合金的铸造性能并导致脆性；锆与氧的亲和力较强，能形成氧化锆质点细化晶粒；稀土元素Y、Nd和Ce等通过沉淀强化而大幅度提高镁合金强度；铜、镍和铁等因影响镁合金的耐蚀性而很少采用。下面分别介绍镁合金中常见合金元素的作用。
1.铝（Al）
铝是镁合金中最常用的合金元素，同时它也是压铸镁合金的主要构成元素之一。由Mg-Al相图可知，铝在液态镁中具有较大的固溶度，其极限固溶度为12.7%，但随着温度的降低，固溶度迅速减小，在室温时固溶度减小为2.0%左右。铝可明显改善镁合金的铸造性能，提高合金的强度，铝的质量分数达到6%时，可获得令人满意的强度和韧性指标。但是在晶界上析出的Mg 17 Al 12 热稳定性差，会降低合金的抗蠕变性能。在铸造镁合金中铝的质量分数可达到7%～9%，而在变形镁合金中铝的质量分数一般控制在3%～5%。
2.锌（Zn）
锌是镁合金中常用的合金元素之一，常与铝或锆、钍或稀土元素联合使用。锌在镁中的固溶度约为6.2%，其固溶度随着温度的降低而显著减小。锌可以提高铸件的抗蠕变性能，但当 w （Zn）＞2.5%时，合金的耐蚀性显著下降，所以原则上锌的质量分数不超过2.0%。
3.钙（Ca）
钙可以细化合金组织，在合金中添加钙可提高合金的蠕变抗力。这是一种成本低廉且有效改善合金抗蠕变性能的方法，这主要是因为Mg 2 Ca替代了Mg 17 Al 12 ，提高了合金的热稳定性。另外，钙可以作为镁合金熔炼及随后热处理过程中的脱氧剂，还可以改善板材的可轧制性，但其质量分数超过0.3%将有损于合金的焊接性。此外，当添加的Ca含量超过1%时，镁合金热裂倾向增大。
4.锂（Li）
锂是唯一能减轻镁合金密度的元素，其在镁中的固溶度高达5.5%，在室温时锂的固溶度仍保持较大。锂在镁合金中形成的β相为体心立方结构，使镁合金锻件制品出现α+β相或β相。在镁合金中添加锂可降低合金强度，但提高韧性，弹性常数也有一定程度的改善。
5.锰（Mn）
锰在镁中的极限溶解度为3.4%，锰可提高镁合金的抗拉强度，但降低其塑性。在镁合金中加入1.5%～2.5%（质量分数）的锰可有效改善合金的抗应力腐蚀倾向，从而提高合金的耐蚀性，改善合金的焊接性能。锰通常不单独使用，而是与其他元素一起加入镁合金中。例如，在含铝的镁合金中加锰，可形成MnAl、MnAl 6 或MnAl 4 化合物，另外还可形成MgFeMn化合物，降低铁在镁合金中的固溶度，提高镁合金的耐热性。
6.硅（Si）
硅元素可用来改善合金的热稳定性和抗蠕变性，增强熔融合金的流动性，当有铁存在的情况下，可使合金的抗腐蚀能力有所减弱。到目前为止，添加硅的镁合金很少，仅有AS41和AS21。
7.锆（Zr）
锆在镁中的极限溶解度为3.8%，锆可细化晶粒，减少合金热裂倾向，提高合金的力学性能和耐热性能。在镁合金中添加0.5%～0.8%（质量分数）的锆，其细化效果最好。锆可以添加到含有锌、钍、稀土等元素的镁合金中，发挥良好的细化作用；但是，不能添加到含有铝或锰的镁合金中，这是由于锆与铝或锰能形成稳定的化合物，抑制锆的细化作用。锆只有固溶在镁基体中，才能发挥出细化晶粒的效果。另外，锆还可以与镁合金固溶体中的铁、硅、碳、氮、氧、氢反应生成稳定的化合物，显著削弱锆的细化作用。
8.稀土元素（RE）
稀土元素可显著提高镁合金的耐热性，明显改善合金的高温强度和抗蠕变性能，并可细化晶粒，减少显微疏松和热裂倾向，改善铸造性能和焊接性能，一般无应力腐蚀倾向，其耐蚀性不亚于其他镁合金。常用稀土元素有铈（Ce）、镧（La）、钕（Nd）、镨（Pr）、钇（Y），其中，钇和钕能细化晶粒，通过改变形变机制（孪生和滑移），改善了合金的韧性。
9.其他元素
铍（Be）的固溶度很小，其抗氧化能力强，在镁合金熔炼过程中可减少镁的氧化烧损，其副作用是引起晶粒粗大。铜能提高合金的高温强度，但其质量分数超过0.05%时将影响合金的耐蚀性。铁、铜、镍、钴这四种元素在镁中的固溶度都很小，但均是镁合金熔炼过程中的有害元素，当铁、镍或钴的质量分数大于0.005%时，就会大大降低镁合金的抗腐蚀能力。