01 背景与意义 

镁是最轻的结构金属材料，也是非常有潜力的储能材料，在实现“碳中和”和“碳达峰”双碳战略目标、缓解能源危机方面具有广阔前景。镁及其合金由于密度低、比强度和比刚度高、阻尼性能和电磁屏蔽性能好、生物相容性好、储氢容量大和电池理论比容量大等特点，在航空航天、汽车、3C、生物医学和能源等领域具有极大的应用潜力。

据统计，2024年在Web of science（WoS）核心合集数据库中检索到超过4800篇与镁相关的论文，内容涉及镁及镁合金研究与应用的多个方面。然而，要进一步拓宽镁合金的应用范围，还需要克服许多困难，如结构镁合金的强度低、塑性差、结构性能与功能特性不匹配，耐蚀性较差，生物镁合金的降解速度快，镁储氢材料充氢和放氢范围窄、镁电池材料电解质不相容、高性能阴极和阳极材料稀缺等问题。 

最近，重庆大学袁媛教授、陈先华教授、潘复生院士和加拿大多伦多都会大学陈道伦院士等人综述了2024年度镁合金结构材料、镁基功能材料、镁合金制备加工技术、镁合金腐蚀与防护、镁合金智能设计、镁合金国际专利和国际奖励等方面取得的进展，指出了目前镁合金研究还存在的问题和挑战，为今后镁合金的研究方向提出了具体建议。 

02 图文导读 

首先，通过文献计量学的方法分析了2024年全球镁及镁合金发文分布特点和研究热点。2024年在WoS核心合集数据库中检索有超过4800篇与镁相关的论文，来自91个国家和地区，中国、印度、美国、德国和韩国是发表论文最多的五个国家。文献计量学分析表明，基于不同国家的国际合作论文占比约22.3%，基本与2023年的22.2%持平。中国、美国、德国、澳大利亚、日本、韩国和印度之间有紧密的合作关系（图1）。

2024年全球发表镁合金论文最多的前20个机构如图2所示，其中重庆大学发表论文最多，达到268篇，较2023年略有增加。其次是中国科学院、上海交通大学、东北大学、太原理工大学。德国亥姆霍兹研究所、沙特国王大学也位列前20名。基于索数据，对论文中的出现频次前200个关键词进行可视化分析，如图3所示，镁合金的研究可大致分为四大类：1）结构材料，包括铸造镁合金和变形镁合金，主要关注微观组织和力学性能，2）功能材料，包括镁电池、镁储氢材料和生物镁材料等，3）镁和镁合金的加工技术，4）镁和镁合金的腐蚀和防护。

 图1 2024年发表至少5篇镁及镁合金论文的国家分布统计分析：(a)不同国家和地区论文百分比，(b)不同国家之间的网络可视化  

 图2 2024年发表镁及镁合金论文数量前20名机构的机构统计

图3 2024年镁及镁合金相关论文关键词的网络可视化 

 在结构镁合金方面，对于含稀土铸造镁合金，通过重力铸造制备的Mg-9.5Gd-2.3Y-1Zn-0.5Zr合金的抗拉强度为~380 MPa，断裂伸长率为~12.8%（表1）。对于不含稀土的铸造镁合金，Mg-10Li-3Al-3Zn合金的抗拉强度为~122 MPa，断裂伸长率为~42.8%（表2）。对于变形镁合金，Mg-11Gd-3Y-0.5Zr合金通过双向锻造和时效工艺后，抗拉强度和伸长率分别达到~523 MPa和3.7%（表3）。此外，2024年还成功开发了装配于汽车的大型一体化压铸镁合金后车体结构件与适用于航天火箭的复杂结构功能一体化镁合金适配件。 

表1 2024年含稀土铸造镁合金的室温力学性能  

表2 2024年不含稀土铸造镁合金的室温力学性能  

表3 2024年高强变形镁合金的室温力学性能 

功能镁材料已经成为当前的研究热点，并在2024年开展了大量研究。在阻尼镁合金方面，开发的超高压处理Mg-4Y-2Er-2Zn-0.6Zr合金具备优异的阻尼性能（0.36）和良好的强塑性（UTS = 326 MPa，EL = 11.9%）组合。在电磁屏蔽镁合金领域，开发的高温挤压、轧制和均匀化处理的Mg-6Zn-1Y-1La-0.5Zr合金具备优秀的电磁屏蔽性能（81 dB）与良好的强塑性组合（UTS = 375 MPa，EL = 12.3%）。在生物镁合金方面，开发的Mg-RE-Sr合金降解速率为0.09 mm/year，基本符合人体骨科植入物性能要求。在储氢镁材料领域，含Mo2Ti2C3 MXene 催化剂的Mg-2Sc合金经20次循环后仍能保持95%以上的储氢容量。在镁电池方面，开发了一种新的VS4纳米片作为可充电镁电池高性能正极材料，在200 mA g-1电流密度下可提供701 mAh g-1的高比容量，在800次重复循环后具有良好的长寿命循环稳定性。 

镁合金的制备和加工技术仍然是重要的研究方向。在镁合金制造技术领域，半固态流变压铸（SSRD）、电弧增材制造（WAAM）及冷金属过渡焊（CMT）等技术已成功应用。在腐蚀和防护方面，表面处理是一种简单有效的方法，受到了研究者的广泛关注。2024年表面处理聚焦于微弧氧化（MAO）与金属有机框架领域（MOFs）。表面薄膜/涂层正朝着复合化、微纳米化和功能化的方向发展，应进一步开发高耐腐蚀的镁合金和有效的镁合金表面处理方法，以满足大多数场合的应用要求。 

基于人工智能（AI）的独特优势，其已开始在镁合金设计与性能优化、微观结构分析及工艺参数优化等领域兴起并应用。2024年成功集成大型语言模型ChatGPT与相图软件CALPHAD，显著加速了镁合金热力学研究进程。在性能预测领域，开发的Unet神经网络模型通过预测LPSO相结构参数，建立成分-结构-性能映射关系，预测的稀土镁合金耐蚀性能准确率达93%。在性能优化领域，使用NSGA-III算法成功同时优化了镁合金的屈服强度，极限抗拉强度和断裂伸长率。 

2024年，镁合金专利和国际奖励等方面取得了重要进展。对于镁及镁合金专利，利用SooPAT数据库检索到745项授权专利，中国授权的专利最多，其次是美国、日本、欧洲和韩国等。对于镁合金国际奖，2024年国际镁学会（IMS）和国际镁协会（IMA）分别颁发了镁及镁合金相关的奖项，对镁及镁合金的研发和应用具有重要意义。尽管镁及镁合金的研究和开发取得了很大进展，但对其大规模应用仍然存在一些挑战。在材料研发方面，镁合金结构材料在室温和高温的力学性能、镁电池和储氢镁合金的产业化需要进一步提高。在加工技术方面，真空压铸件的微观组织演变和热处理技术、大型复杂镁合金零部件的增材制造技术、低成本变形加工技术以及形状复杂铸件的焊接技术，都需要开展进一步研究。在镁合金的腐蚀和防护方面，需要进一步开发高耐蚀镁合金和有效的表面处理技术，以满足大多数环境的应用要求。 

 03 结论与展望 

原镁价格在2024年大幅下降，镁合金材料的研究和应用都取得极大发展。对于结构镁合金，其抗拉强度已超过500MPa，并在汽车与航天领域成功开展大尺寸结构件应用，但高强韧和低成本加工仍是主要的发展方向。对于功能镁材料，阻尼特性与电磁屏蔽特性已达到商业应用标准，但功能特性与机械性能的匹配有待提升。

生物镁合金发展迅速，综合考虑生物相容性与通过合金化设计、表面改性调控耐腐蚀性将是未来研究的关键。镁基储能材料正逐渐走向商业化应用，但仍面临着镁电池电解质不相容、高性能阴极和阳极材料稀缺，镁基储氢材料高热力学稳定性和缓慢的反应动力学等挑战，需要在合金化、纳米结构、催化剂等方面进一步研究。

在镁合金的腐蚀和防护方面，需要进一步开发高耐蚀镁合金和有效的表面处理技术，以满足极端环境的应用要求。此外，基于大数据的镁合金智能设计有可能为镁合金研究领域带来变革性发展，未来其研究将聚焦于数据库建设、算法与模型创新、工艺性能一体优化等领域。 

04、文章信息  

该文章发表在《Journal of Magnesium and Alloys》2025年第13卷第10期： [1] Yuan Yuan*, Xun Chen, Xiaoming Xiong, Ke Li, Jun Tan, Yan Yang, Xiaodong Peng, Xianhua Chen*, Daolun Chen, Fusheng Pan*. Research advances of magnesium and magnesium alloys globally in 2024 [J]. Journal of Magnesium and Alloys, 2025, 13(10): 4689-4732. 

05、下载链接   

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6、中文摘要 

近年来，镁（Mg）合金研究仍是一个重要且持续拓展的研究方向。Web of Science核心合集数据库收录了4898篇相关学术论文，彰显了该领域持续升温的研究热度。文献统计分析表明，镁合金研究仍聚焦于微观结构、力学性能及腐蚀性能。与此同时，镁合金大型构件的制备技术也取得了显著进展；镁基功能材料、镁基储氢材料及镁离子电池领域均实现稳步突破，其中镁基储能材料已逐步接近商业化应用。值得关注的是，2024年人工智能领域实现重大突破，大数据与人工智能的深度融合有望显著加速镁合金材料的研发进程。此外，2024年原镁价格的下降引发了新一轮研究热潮与规模化商业应用。无人机、机器人等新兴产业对镁合金的应用需求也日益增长。随着镁合金性能的持续提升与多样化发展，2024年的应用场景已拓展至卫星构件、汽车一体化结构件、镁合金模板及生物医用材料等多个领域。本文系统综述了2024年镁合金领域的发展现状、核心研究挑战，并展望了未来潜在的研究与应用方向。 

07、英文摘要    

Research on magnesium (Mg) alloys still remains a prominent and expanding field in recent years. The Web of Science Core Collection database documented 4898 published articles on the topic, highlighting a sustained and growing interest. Statistical analysis of the literature reveals a consistent focus on microstructures, mechanical and corrosion properties. Significant progress has also been made in the manufacture of large-scale Mg alloy components. Meanwhile, steady advancements have been achieved in functional magnesium materials, magnesium-based hydrogen storage, and magnesium-ion batteries, with magnesium-based Energy Storage Mater. moving closer to commercial applications. Notably, the year 2024 marks a breakthrough in artificial intelligence, and the integration of big data and artificial intelligence is expected to significantly accelerate the research and development of magnesium alloy materials. Furthermore, the decline in primary magnesium prices in 2024 has triggered a new wave of research and large-scale commercial applications. Concurrently, there is growing interest in their use in emerging industries such as unmanned aerial vehicles and robotics. With continuous improvements and diversification in performance, the applications of magnesium alloys have expanded significantly in 2024, encompassing satellite components, integrated automotive structures, magnesium alloy formwork, and biomedical materials. This paper provides a comprehensive review of the current state of development and key research challenges in the field of Mg alloys as of 2024, and also outlines potential future directions for research and application. 

08、作者简介  

第一作者/通讯作者简介： 

袁媛（第一作者、通讯作者），重庆大学教授、博导，欧盟玛丽居里学者，主持国家自然科学基金重点项目等，在镁合金材料设计领域发表SCI论文100余篇，国际国内会议特邀报告20余次，获中国有色金属工业科学技术一等奖，国际镁学会科学与技术青年学者奖。 

陈先华（通讯作者），重庆大学材料科学与工程学院教授，国家杰出青年科学基金获得者。担任Journal of Magnesium and Alloys和Acta Metallurgica Sinica (English Letters)编委，中国材料研究学会镁合金分会和国际镁学会秘书长。主要从事新型高性能镁基材料与制备技术研究，先后主持国家自然科学基金、国家重点研发计划课题、总装预研项目、国家国际科技合作项目等国家级项目十余项，发表SCI论文150余篇，包括2篇Science论文，SCI他引6000多次，授权发明专利30余项，负责和参与制定国家和国际标准3项。获得省部级科技一等奖6项（两项排名第1），研究成果入选2009年度中国基础研究十大进展（排名第2），荣获2021年度国际镁科学技术特别创新贡献奖和ISO国际标准卓越贡献奖。  

潘复生（通讯作者），中国工程院院士，重庆市科协主席，重庆大学教授，JMA主编，ISO国际标准化组织镁合金技术委员会主席，中国材料研究学会副理事长，主要从事金属材料、储能材料方面的研究，先后获得国家技术发明奖和科技进步奖4项，省部级技术发明奖和科技进步奖10余项。发表SCI收录论文700多篇，授权发明专利170多项，制订国际、国家、行业标准20余项。获得“全国杰出专业技术人才”称号、“全国优秀科技工作者”称号、何梁何利奖和杜邦科技创新奖。