1.2　純鎂的元素特性

1.2.1　鎂元素

鎂元素的特點是密度小，離子化傾向大，質硬，略有延展性。元素符號：Mg。原子序數：12。自由原子中各軌道電子狀態：1s22s22p63s2。同位素原子：78.99%24Mg（原子量=23.98504），10.00%25Mg（原子量=24.98584），11.07%26Mg（原子量=25.98259）。原子量：24.3050（天然鎂的標準原子量符合IUPAC 1995）。原子體積：14.0cm3/mol。

1.2.2　原子核特性

在熱中子發射中，天然鎂及同位素的中子吸收截面值（單位：barn/atom，1barn=10-24cm2）如下：天然鎂0.063±0.004，24Mg0.03，25Mg0.27，26Mg0.03。表1-2列出了鎂放射性同位素的有關數據。鎂的X射線吸收系數μm為32.9m2/kg。

①括號中數據為短周期裂變元素產生的射線。

1.2.3　晶體結構

在大氣壓下純鎂的晶體結構是密排六方形。圖1-2給出了鎂原子在晶胞中的位置及各主要晶面和晶向。根據學者Stager和Drickamer獲得的X射線衍射數據和電阻數據，Perez-Albuerne等人認為，當壓力超過5×104bar（1bar=100kPa）時可能存在雙密排六方相“MgⅡ”。但至今沒有進一步證明“MgⅡ”相的存在。

國外好幾位研究者測定了純鎂在25℃下的晶格參數（見表1-3），測量結果與理論預測值a=0.32092nm和c=0.52105nm相吻合，誤差僅為±0.01%。如果交錯密排原子層系由理想的硬球原子組成，則理想密排六方結構的a/c為1.633。室溫下所測a/c為1.6236，說明金屬鎂具有接近完美的密排結構。

鎂的晶格參數與溫度的關系如圖1-3和表1-4所示，在0～50℃的溫度區間內，圖1-3中的熱膨脹曲線可用公式表示為：

　?。?-1）

　?。?-2）

滑移：室溫下，主滑移發生在基面（0001）上的密排晶向上；第二滑移發生在垂直面的晶向上。中溫下，滑移還發生在斜面的晶向上。

孿晶：室溫下，第一孿晶系產生在晶面；第二孿晶系產生在晶面。中溫下，孿晶也產生在晶面。

金屬鎂的斷裂：金屬鎂在室溫溫區內發生斷裂主要是由晶間裂紋的匯聚導致的。這些裂紋產生在孿晶面和一些高指數晶面（如或和）上。中溫下，晶界裂紋和空洞的形成是導致金屬鎂斷裂的主要因素。

1.2.4　質量特性

（1）密度　20℃時金屬鎂的密度是1.738g/cm3。在熔點下（650℃）固態金屬鎂的密度約為1.65g/cm3，液態金屬鎂密度為1.58g/cm3。純鎂密度與溫度的關系見圖1-4。

（2）凝固體積變化　金屬鎂凝固體積收縮為4.2%，對應于凝固線收縮1.5%。

（3）冷卻體積變化　金屬鎂從650℃冷卻到20℃的過程中產生約5%體積收縮，對應的冷卻線收縮為1.7%。