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人们对于镁这种金属的普遍认识是密度小、易于燃烧，镁的这些特性是由其物理、化学性质所决定的。下面就镁元素的特征、晶体结构、物理性能、热性能和力学性能等方面进行介绍。
1.元素特征
镁元素的元素符号为Mg，原子序数为12，自由原子中各轨道电子状态为1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ，同位素原子有Mg 24 、Mg 25 和Mg 26 （其质量分数分别为78.99%、10.00%和11.01%），相对原子质量为24.305，摩尔体积为14.0cm 3 /mol。
2.晶体结构
在标准大气压下纯镁是密排六方晶体结构，其晶格常数见表1-5，晶胞结构如图1-1所示。表1-5的测量结果与理论预测值 a =0.32092nm和 c =0.52105nm相吻合，误差仅为0.01%。如果交错密排原子层系由理想的硬球原子组成，则理想密排六方结构的 c / a 为1.633。这与室温下所测得的 c / a 为1.6236相比，说明金属镁具有接近完美的密排结构。
表1-5 纯镁的晶格常数
图1-1 金属镁晶胞结构
纯镁的晶格常数 a 、 c 的大小与温度有关，在0～50℃的温度区间内， a （单位为nm）、 c （单位为nm）的大小可用公式表示为
a =0.32075+（7.045 T +0.0047 T 2 ）×10 -6 （1-1）
c =0.52076+（11.758 T +0.0080 T 2 ）×10 -6 （1-2）
式中， T 为摄氏温度（℃）。
3.物理性能
（1）密度20℃时金属镁的密度为1.738g/cm 3 ，在熔化温度下（650℃）固态金属镁的密度约为1.65g/cm 3 。
（2）凝固体积变化 金属镁凝固体积收缩率为4.2%，对应的凝固线收缩率为1.5%。
（3）冷却体积变化 当金属镁从650℃冷却到20℃的过程中产生约5%的体积收缩，对应的线收缩率为1.7%。
4.热性能
（1）熔点 标准大气压下，金属镁的熔点为650℃。
（2）沸点 标准大气压下，金属镁的沸点是1090℃。
（3）热膨胀 纯镁在较低温度下的热膨胀系数见表1-6。
表1-6 低温状态下纯镁的热膨胀系数
基于已发表的试验结果和美国陶氏（Dow）化学公司的研究数据，Baker提出在0～550℃温区内多晶金属镁的热膨胀系数 α t （单位为℃ -1 ）可以表达为
α t =（25.0+0.0188 T ）×10 -6 （1-3）
式中， T 为摄氏温度（℃）。
根据该公式推出的多晶纯镁在该温度范围内的平均热膨胀系数见表1-7。
表1-7 低温状态下纯镁的热膨胀系数
（4）热传导能力 试验测定的金属镁在低、中温区的热导率见表1-8。热导率在149～5700W/（m·K）之间变化，在温度9K时到达峰值。
表1-8 低、中温状态下纯镁的热导率
（续）
金属镁的热导率 λ [单位为W/（m·K）]还可以根据镁的Bungardt和Kallen - bach公式计算，即
λ =22.6 T/ρ +0.0167 T （1-4）式中， ρ 为电阻率； T 为绝对温度（K）。
表1-9给出了式（1-4）预测的热导率。
表1-9 理论计算的镁的热导率
（5）比热容（ c p ）金属镁在20℃的比热容是1.025kJ/（kg·K），不同温度时镁的比热容见表1-10。
表1-10 镁的比热容
（6）迪拜特征温度 金属镁在30K温度以上的迪拜特征温度是326K（53℃）。
（7）熔化潜热 金属镁的熔化潜热为360～377kJ/kg。
（8）升华潜热25℃时金属镁的升华潜热为6113～6238kJ/kg。
（9）汽化潜热 金属镁的汽化潜热为5150～5400kJ/kg。
（10）蒸气压 表1-11给出了金属镁的蒸气压与温度的关系。
表1-11 金属镁的蒸气压与温度的关系
（11）燃点 在标准状态下，金属镁在空气中加热到632～635℃开始燃烧。
（12）燃烧热 金属镁的燃烧热为24900～25200kJ/kg。
（13）自扩散系数 金属镁的自扩散系数在468℃时为4.4×10 -10 cm 2 /s，在551℃时为3.6×10 -9 cm 2 /s，在627℃时为2.1×10 -8 cm 2 /s。
5.力学性能
（1）拉伸性能 纯镁在20℃的典型力学性能见表1-12。
表1-12 纯镁在20℃的典型力学性能
（2）弹性模量 金属镁在温度20℃时的弹性模量与其纯度有关。当纯度为99.98%时，金属镁的动态弹性模量为44GPa，其静态弹性模量为40GPa；而当纯度变为99.80%时，金属镁的动态弹性模量增至45GPa，静态弹性模量也上升为43GPa。
（3）泊松比 金属镁的泊松比为0.35。
（4）波速 在拉拔退火金属镁材中，纵波的速度为5.77km/s，横波的速度为3.05km/s。
（5）硬度 金属镁的硬度值见表1-12。
（6）蠕变断裂值 金属镁的蠕变行为以及温度和应力对镁最小蠕变率的影响如图1-2所示。
（7）摩擦因数 在20℃下金属镁对金属镁的摩擦因数为0.36。
（8）黏度 在650℃下液态金属镁的动力黏度为1.23MPa·s，在700℃下液态金属镁的动力黏度为1.13MPa·s。
图1-2 温度和应力对镁最小蠕变率的影响
（9）表面张力 在660～852℃温度范围内，表面张力值为0.545～0.563N/m；在894～1120℃温度范围内，表面张力值为0.502～0.504N/m。