镁,作为地球上资源丰富、环保、分布广泛的金属元素,其应用潜力很大。人类进入21世纪后,镁及镁合金在金属材料家族中扮演了越来越重要的角色,本文将带你一览工业上常用的最轻金属之一—镁的奥秘。
镁的英文名称为Magnesium,它的命名取自希腊文,原意是"美格尼西亚",因为在希腊的美格尼西亚城附近当时盛产一种名叫苦土的镁矿(就是氧化镁),古罗马人把这种矿物称为"美格尼西•阿尔巴(magnesia alba)","alba"的意思是"白色的",即"白色的美格尼西亚"。我国则根据这个词的第一音节音译成镁化学符号为Mg,原子序数12,原子量24.3050 u,是一种银白色的碱土金属。
1755年,约瑟夫·布莱克(Joseph Black,英国)在爱丁堡确认镁是一种元素,辨别了石灰(氧化钙,CaO)中的苦土(氧化镁,MgO)。
1792年,Anton Rupprecht首次通过加热苦土和木炭的混合物制取出不纯净的镁金属。
1799年,Thomas Henry发现另一种镁矿石叫做海泡石(硅酸镁),他说这种矿石在土耳其更多的用于制作烟斗。
1808年5月,英国化学家戴维(Sir Humphry Davy,17781829)电解汞和氧化镁的混合物,得到镁汞齐,将镁汞齐中的汞蒸馏后,就得到了银白色的金属镁。
1831年,法国化学家安托万·布西使用氯化镁和钾反应制取了相当大量的金属镁。
镁是地球上储量最丰富的轻金属元素之一 。镁在宇宙中含量第八,地壳丰度为2%,海水中含量第三,仅次于氯和钠(溶解在海水中的镁总量达6.1万吨)。
镁在自然界分布广泛,主要以固体矿和液体矿的形式存在。固体矿主要有菱镁矿、白云石等;液体矿主要来自海水、天然盐湖水、地下卤水等。虽然,逾60种矿物中均蕴含镁,但是,全球所利用的镁资源主要是白云石,菱镁矿,水镁石,光卤石,和橄榄石这几种矿物。其次为海水苦卤、盐湖卤水及地下卤水。
按照2020年全球镁产量108.8万吨测算,现存的镁资源足以满足几百年的需求。根据统计局2019年数据,中国已探明菱镁矿储量达35亿吨,其次还有白云石矿以及盐湖镁盐(柴达木盆地氯化镁和硫酸镁探明储量累计60.03亿吨,基础储量31.37亿吨)。
原镁的应用主要集中在镁合金生产,炼钢脱硫,还用在稀土合金、金属还原、腐蚀保护及其他领域。很多钢厂都采用镁脱硫,使用镁粒的脱硫效果比碳化钙好;使用镁牺牲阳极进行阴极保护,是一种有效的防止金属腐蚀的方法,镁牺牲阳极广泛用于石油管道、天燃气、煤气管道和储罐、冶炼厂、加油站的腐蚀防护以及热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。
镁合金具有良好的轻量性,切削性,耐蚀性,减震性,尺寸稳定和耐冲击性,远远优质于其他材料。这些特性使得镁合金在广泛领域都有应用,比如交通运输领域,电子工业,医疗领域,军事工业等,这种趋势只增不减。尤其在3C产品(计算机类、消费类电子产品、通讯类)、高铁、汽车、自行车、航空航天、建筑装饰、手持工具、医疗康复器械等领域应用前景好、潜力大,已经成为未来新型材料的发展方向之一。
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