1.3 镁及镁合金的物理和化学性能
1.3.1 热性能
（1）熔点 标准大气压下，金属镁的熔点是（650±1）℃。熔点温度随压力增加的情况见图1-5。
图1-5 金属镁的温度-压力相图
1bar=105Pa，下同
（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1-5。
表1-5 低温状态下纯镁热膨胀系数
基于已发表的试验结果和美国Dow Chemical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αt[μm/（m·℃）]可以表达为：
（1-3）
根据该公式推出的多晶镁在该温区不同温度范围内的平均热膨胀系数见表1-6。
表1-6 多晶镁平均热膨胀系数
注：
，下同。
（4）热传导能力 金属镁在室温和中温区的热导率见表1-7。热导率在149～5700W/（m·K）范围变化，并在9K时到达峰值。
表1-7 实验测定的金属镁中低温热导率
金属镁的热导率还可以根据镁的Bungardt和Kallenbach公式计算：
（1-4）
表1-8给出了上式预测的镁在室温和中温区的热导率。热导率在室温区的8组试验取值范围是148～171W/（m·K）。在中温区的8组试验取值范围是126～159W/（m·K）；去除3组取值较低的试验数据，金属镁在该温区的热导率为147～159W/（m·K）。
表1-8 理论计算的中低温金属镁热导率
（5）比热容（Cp） 金属镁在20℃的比热容是1.025kJ/（kg·K）。比热容随温度的变化见图1-6。
图1-6 纯镁比热容与温度的关系
（6）Debye特征温度（θ） 金属镁在30K温度以上的Debye特征温度是326K（53℃）。
（7）熔解潜热（DH） 金属镁的熔解潜热为360～377kJ/kg。
（8）升华潜热（DH） 在25℃时金属镁的升华潜热为6113～6238kJ/kg。
（9）气化潜热（DH） 金属镁的气化潜热为5150～5400kJ/kg。
（10）蒸气压等 表1-9给出了金属镁蒸气压随温度的变化关系；燃点：空气中加热时，金属镁在632～635℃开始燃烧；燃烧热（DH）：金属镁的燃烧热为24900～25200kJ/kg；自扩散系数：金属镁的自扩散系数在468℃时为4.4×10-10cm2/s，在551℃时为3.6×10-9cm2/s，在627℃时为2.1×10-8cm2/s。表1-10给出了单晶金属镁的自扩散系数与温度的关系。
表1-9 金属镁蒸气压随温度的变化关系
注：1atm=101325Pa，下同。
表1-10 单晶镁的自扩散系数与温度的关系
1.3.2 热力学性能
（1）比热容（Cp） 常压下金属镁的比热容（单位：J/mol）：
① 固体（298～923K）：
② 液态（923～1600K）：
③ 单原子气态（298～2000K）：
④ 单原子气态（2000～3000K）：
⑤ 双原子气态（298～900K）：
⑥ 双原子气态（900～3000K）：
（2）焓（DH） 金属镁在298K时的焓为（单位：J/mol）：
① 固体形成热焓：0。
② 固体熔解热焓：32.7±0.1。
③ 单原子气体形成热焓：147±0.8。
④ 双原子气体形成热焓：287±2。
（3）熵（S） 金属镁在298K时的熵为[单位：J/（mol·K）]：
① 固体：37±0.1。
② 单原子气体：148.65±0.02。
③ 双原子气体：240.7±0.5。
1.3.3 电学和磁学性质
纯镁的电导率为38.6% IACS。293K下镁单晶a轴向电阻率ρ为45.3nΩ·m，c轴向电阻率为37.8nΩ·m。镁的电阻率随温度的升高而增加。293K下镁单晶a轴向电阻温度系数为0.165nΩ·m/K，c轴向电阻温度系数为0.143nΩ·m/K。多晶固态镁和液态镁的电阻率见表1-11。
表1-11 镁的电阻率
298K下，以饱和甘汞电极为参比电极，镁的接触电极电位为44mV；300K下以铜电极为参比电极，镁的接触电极电位为-0.222mV。电化学克当量为126mg/C。相对标准氢电极，镁的标准电极电位为-2.73V；Mg+的离子电位为7.65eV；Mg2+的离子电位为15.05eV。已报道的镁的功函数有3.61eV和3.65eV两种数值。
纯镁的磁化率为6.27×10-3～6.32×10-3mks，相对磁导率为1.000012，霍尔系数为-1.06×10-16Ω·m/（Å·m）（1Å=0.1nm，下同）。
1.3.4 光学和声学性质
镁具有金属光泽，呈亮白色。入射光波长为0.50μm时，镁的反射率为0.72；波长为1.00μm时，反射率为0.74；波长为3.0μm时，反射率为0.8；波长为9.0μm时，反射率为0.93。
日光吸收率为0.31。295K下辐射系数为0.07。波长为0.589μm时，吸收率为4.42，折射率为0.37。
声波在拉拔并退火的镁材中的传播速度为5.77km/s；横波传播速度为3.05km/s；纵波传播速度为4.94km/s。
1.3.5 化学性能
镁的活性较大，标准电极电位为-2.37V，比铝（-1.71V）低，是电负性很强的金属，其耐蚀性很差。镁在潮湿大气、海水、无机酸及其盐类、有机酸甲醇等介质中均会发生剧烈的腐蚀；只有在干燥的大气、碳酸盐、氟化物、铬酸盐、氢氧化钠溶液、苯、四氯化碳、汽油、煤油及不含水和酸的润滑油中才稳定。镁在室温下很容易被空气氧化，生成一层很薄的氧化膜。这种薄膜多孔疏松，脆性较大，远不如铝及铝合金的氧化膜坚实致密，耐蚀性很差。在储存和使用过程中，必须采取适当的措施防止镁的腐蚀，如表面氧化和涂油、涂装等。详见本书第5章。