镁,作为一种十分重要的轻金属,在自然界分布广泛,是地壳分布最广的金属,其在地幔中的含量也极为丰富。镁的元素符号是Mg,英文名称为Magnesium,取自希腊文。因为在希腊马格尼西亚城附近,盛产一种名叫苦土的矿物质（氧化镁）,古罗马人称之为“magnesia alba”,“alba”的意思是“白色的”,即“白色的马格尼西亚”。我国学者则根据这个词的第一音节将其音译成“镁”。下面,我们就来揭开它虽苦却美的神秘面纱,一起进入“镁”的世界。

镁是自然界中分布广泛的10种元素之一,由于它不易从化合物中还原成单质而迟迟未被科学家发现。在电池被发明以后,化学家们才得到了分解活泼元素化合物的利器,即利用电解的方法分离出它的单质,它才作为元素被确定下来。1808年5月,英国化学家戴维通过电解汞和氧化镁的混合物,得到了镁汞齐;再将镁汞齐中的汞蒸馏后,就得到了银白色的金属镁。1828年,法国科学家比西用钾还原熔融氯化镁得到金属镁。1833年,英国科学家法拉第又用电解熔融氯化镁的方法制得金属镁。1866年,德国采用此法,开始进行工业生产。

镁在陆壳中含量为2.08%,在洋壳中含量为2.33%,是地壳中含量排名第8的元素。镁是许多矿物和岩石的主要构成元素,分布极广。常见的含镁矿物有橄榄石、白云石、水镁石、辉石、菱镁矿等,含镁岩石以超基性岩为代表。海水和卤水中也富含镁。镁矿床的类型主要有：产于碳酸盐地岩层中的沉积变质型菱镁矿床（如辽宁大石桥的铧子峪菱镁矿矿床、山东掖县的粉子山菱镁矿）、与超基性岩相关的隐晶质菱镁矿床、沉积型的白云岩矿床、水镁石矿床及光卤石矿床（海水、盐湖、卤水等）。

全球菱镁矿储量为27.5亿吨,储量基础为46.56亿吨。我国的菱镁矿储量居世界第一位,占世界33.8%。我国也是世界上菱镁矿资源最为丰富的国家,矿石类型全、分布广,其中符合炼镁要求的优质菱镁矿占比达78%。此外,我国炼镁白云石资源也异常丰富,已探明资源总量在40亿吨以上。

从自然界获取金属镁的方法主要有两种：一是用电解法从尖晶石、卤水或海水中将含有氯化镁的溶液脱水或熔融氯化镁熔体,之后进行电解;二是用热还原法,对从富镁碳酸盐矿石中经煅烧产生的氧化镁进行热还原。中国的菱镁矿和冶镁白云石资源分布在辽宁、内蒙古、陕西、山西、河北和山东六省,正好与中国煤炭资源分布相匹配。全球最大的轻金属镁生产基地即位于陕西府谷县,镁锭产量占中国的30%、全球的25%。

在汽车领域,百年前汽车工业刚起步时,钢材为制造汽车主要材料。近年来,大型国际汽车制造商越来越多采用了镁合金材料,主要是因为镁不但轻巧（比铝轻33%）,而且具有优良的机械和物理性能。其中,镁-铝合金、镁-稀土合金在室温下具有良好的强度和塑性结合,同时又有良好的耐腐蚀性能和优越的浇注性。因此,镁合金材料受到了汽车行业青睐,用于制造发动机缸体、方向盘和后备箱等部件。此外,像发动机缸体这样的高温部件,可以使用新开发的高强度镁合金和纳米镁复合材料,因为它们具有良好的热稳定性和结构稳定性。同时,由于镁合金减震性能良好,对改善驾驶体验效果明显。

在航空领域,轻量化毫无疑问是航空构件材料的重要发展方向。镁合金是目前实际应用中最轻的金属材料,不但可以减轻飞行器重量,而且还能显著提升飞行器的战技性能。商用飞机与汽车减重相同质量带来的燃油费用节省,前者是后者的近100倍,而战斗机的燃油费用节省又是商用飞机的近10倍。更重要的是,机动性能的改善可极大提高战斗力和生存能力。在航天领域,镁合金被广泛应用于制造飞机、导弹、飞船、卫星上重要构件,以减轻零件质量,提高飞行器机动性能,降低航天器发射成本。

在电子行业,镁作为一种无毒的轻量化材料,其密度与常用塑料的密度相当,且性能优于塑料,还可以被重熔、回收和再利用。镁的电磁屏蔽能力与铝合金相同,甚至优于铝合金。因此,镁成为了目前制造手机、笔记本电脑、照相机等电子产品的外壳、框架、面板和其他部件最受欢迎的材料之一。

在生物医学领域,镁是人体中含量第4丰富的元素,除具有抗菌功能和可做优质生物材料外,还有保障骨骼健康、促进体内新陈代谢等功能。镁盐化合物产品应用于医药工业,可分为两类：一是以镁化合物为主料,直接作为制造中和胃酸的药物,如医用氧化镁、三硅酸镁等;二是以镁化合物为辅料用于医药工业。

此外,由于镁具有生物相容性和生物降解性,因而作为非永久性生物降解植入物在人体内使用是最合适的,不但可以减少患者的创伤、不需要翻修手术,而且可以缩短手术时间、降低医疗费用。镁有助于大约300个酶系统的催化,并协助体内能量的产生和核酸的合成,被证明对各种心律失常、先兆子痫/子痫、偏头痛、糖尿病及相关并发症、代谢综合征、经前综合症、哮喘和高脂血症也有控制和改善作用。因此,镁在生物医学领域的重要性越来越明显,人因镁而美。

作为铝合金的合金化元素,比如广泛使用的铝合金门窗之所以具有防锈性能,是因为其中加入了镁,也即“牺牲阳极的阴极保护法”。

作为铸铁球化剂,可使铸铁中的石墨结晶成球状的添加剂,其主要成分是球化元素,包括镁、铈、钙,等等。

作为炼钢脱硫剂,镁在高温下对氧和硫的亲和力相当强,且在钢中有一定的溶解度,可以改善钢夹杂物金相的形态,使其呈不连续的微粒,可降低对钢材性能和表面状况的不良影响。

在化工领域,镁不仅用于橡胶、塑料、电线、电缆染料、油漆、玻璃、陶瓷、化学试剂、食品添加剂等,而且在改造提升传统产业方面发挥着重要作用。

镁金属及其合金产品具有诸多优点。例如,比强度和比刚度高,若钢铁的刚度为1,那么,铝金属的刚度为8.2,镁金属的刚度则高达18.9;镁合金密度小,使得产品轻质化;抗震、降低噪音能力强;优异的压铸性能,用镁合金进行压铸,最薄的材料可以达到6毫米;电磁屏蔽;熔化潜热低,易于回收;易加工,每立方米镁合金的能耗是钢的1/7。

镁金属及其合金产品也有缺点：一是不耐腐蚀,在大气中易被氧化为氧化镁、相对于氧化铝所具有的良好的保护性能,氧化镁则酥松易碎;二是不耐热,环境温度超过120℃时,其强度会迅速下降。此外,相对于铜、铁等立方晶系金属,镁是六方晶系,室温下只有3个滑移面,塑形强度很低。

我国优质镁资源储量居全球第一,但在镁矿资源合理利用上也存在一系列的问题。最突出的问题是小型采矿企业众多,竞争激烈。辽宁海城市—大石桥市一带60千米长、2千米宽的菱镁矿矿集区,是世界上最重要的沉积变质型菱镁矿集中产地,大、小采矿权曾超过200处,到处是采坑,到处是围栏,各家企业之间价格竞争趋于白热化。这种现象同样出现在陕西、山西和内蒙古等地。因此,我国的镁相关原材料性制品（金属镁和氧化镁）的定价往往是发达国家产品的一半,有时甚至更低。政府应该在宏观层面进行调控,而不只是提高出口关税。

技术落后也是导致我国轻金属镁产业长期处于原料型市场的原因之一。如何建立轻金属镁产业的中国标准,一直是我国镁产业发展的重点攻关方向。我国建立镁及镁合金行业国际标准化的里程碑是在2008年,当年,我国成功接任ISO/TC79/SC5镁及镁合金标准化技术委员会秘书处,经过10多年发展,我国在分析方法方面已经制定了20多项标准,未来必将开始涉足镁及镁合金状态代号、表面处理规范、包装运输等基础标准,也必将进入镁及镁合金板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、铸件、锻件等核心应用领域的竞争。目前,随着节能减排的不断推进,新能源汽车、重型货车等对轻量化材料需求迫切,我国镁冶炼、镁合金熔铸、镁合金加工、镁合金制品等全产业链已然建成,已经奠定了产业发展的良好基础。

在不久的未来,我国镁金属及其合金材料产业发展,必将迎来新一轮重大格局调整和巨大的时代发展契机,前途无限。镁金属及其新型合金材料,将与各行各业发展相结合,生产出各种新产品,走进寻常百姓家,点亮我们的生活,“镁”化我们的世界。