Магний легче алюминия
Легкий металл магний можно назвать «младшим братом» алюминия. По распространенности в земной коре он занимает среди металлов третье место после алюминия и железа. Магниевая соль свое название maqneзia alba («белая магнезия») получила от античного города Магнезия (ныне - Маниза в Турции). Английский химик Хэмфи Дэви (1778-1829) предложил, что это соединение представляет собой окисел металла, который он и назвал магнием. Дэви в 1808 г. приготовил магниевую амальгаму, т.е. сплав магния с ртутью, но нам не известно, удалось ли ему извлечь магний из амальгамы. Принято считать, что первые граммы чистого магния удалось получить французскому химику Бюсси в 1829 г. Однако далеко не все соединения магния могут быть использованы как исходное сырье для промышленного производства металла. Чаще всего для промышленного магния используют природные вещества, содержащие его хлориды, особенно встречающуюся в калийных месторождениях двойную соль магния-карналлит (MgCi2·KCi·6H2O). В некоторых странах магний добывают из морской воды. После сложных операций обогащения получают обожженный хлорид магния, из которого затем путем электролиза его расплава извлекают металлический магний. Такой процесс, как и аналогичный процесс производства алюминия, требует очень большого расхода электроэнергии. Для получения магния с успехом применяют термические (пирометаллургические) методы, хотя в этом случае магний оказывается еще дороже, чем при электролитическом его производстве. Благодаря совершенствованию технологии и оборудования стоимость магния, получаемого термическими методами, удается постепенно снижать, и эти методы приобретают все большее значение.
Полученный в результате дополнительных процессов рафинирования очищенный магний представляет собой белый серебристый металл с точкой плавления 650 0С. По плотности (1,74 г/см3) это самый легкий из технических металлов. По своей структуре магний относится к металлам с гексагональной кристаллической решеткой. На воздухе поверхность магния, как и алюминия, быстро покрывается окисной пленкой.
Чистый магний не используют в качестве конструкционного материала, потому что его прочностные свойства невысоки. Прочность на растяжение в литом состоянии составляет всего 80-120 Н/мм2, а относительное удлинение при разрыве 4-6%.
Магний образует сплавы со многими металлами. Две важнейшие группы из них составляют сплавы магний-алюминий-цинк и магний-церий с малыми добавками тория или циркония.
Если вначале использовали преимущественно литейные магниевые сплавы, то за последние четыре десятилетия всю большую роль начинают играть деформируемые сплавы. Хорошие механические свойства сплавы приобретают при содержании в них 3-7% алюминия и 0,5-1% цинка. Например, магниевый сплав Mg - Al7 - Zn имеет прочность на растяжение 260-290 Н/мм2 при относительном удлинении 2-6%.
Добавка циркония в магний и его сплавы способствует образованию более мелкого зерна, что значительно улучшает механические свойства сплавов. Церий и торий повышают жаропрочность и горячую твердость сплавов. Такое сложное легирование позволило применять магний в тех областях техники, где прежде он был непригоден. Если образец из сплава магний-алюминий-цинк, нагретый до 150 0С, удлиняется на 0,1% за 1000 ч уже при напряжении 10 Н/мм2, то у жаропрочных магниевых сплавов такая деформация наступает при нагрузке в шесть раз большей. Некоторые магниевые сплавы обладают такой структурой, что способны, подобно алюминиевым сплавам, к упрочнению в процессе старения.
Магний - горючий металл. Он воспламеняется при температуре 550-600 0С и быстро сгорает ослепительно ярким пламенем, при этом образуется окись магний в виде густого белого дыма. Еще не так давно фотографы использовали для вспышки магниевый порошок (теперь же на смену ему пришла лампа-вспышка).
Огнеопасность магния и его сплавов способствовала возникновению определенного предубеждения против технического применения этих материалов. Однако эту опасность нетрудно полностью предотвратить, соблюдая простые меры предосторожности. При литье расплавленные магниевые сплавы закрывают слоем солей или используют защитный сернистый газ. При обработке магния резанием, если технологический процесс ведется неправильно, может загореться мелкая стружка, а при сухом шлифовании образующаяся мелкая магниевая пыль в смеси с воздухом взрывается. Горящий магний ни в коем случае нельзя тушить водой - только песком или специальными средствами. Компактные детали или отходы магния в виде крупных кусков совершенно безопасны в пожарном отношении
Существенное достоинство магниевых сплавов состоит в том, что они хорошо обрабатываются резанием. При одинаковых скоростях резания магний требует примерно вдвое меньшего усилия, чем латунь, и в шесть раз меньшего, чем сталь.