镁合金是目前已知的最轻工程金属之一，因其具有许多优异的性能，如低密度、高比强度和比刚度、良好的阻尼性、导热性以及强大的电磁屏蔽能力，广泛应用于航空航天、军事工业等高科技领域。随着技术的不断进步，镁的战略重要性日益凸显。  

从惊吓慈禧到人间炼狱 

1903年春，清朝驻法国公使裕庚的几位孩子从海外留学归来，他们带回了许多西方的“黑科技”产品，其中包括裕庚的次子裕勋龄带回的一套摄影设备。慈禧最初对在宫中拍照表示强烈反对，曾因珍妃在宫外开设照相馆而大发雷霆，甚至处死了相关的太监。然而，在裕勋龄的劝说下，慈禧决定尝试这种新奇的西洋摄影术。

1903年夏，慈禧首次站在“大清国当今圣母皇太后万岁万万岁”的横幅下接受摄影。当相机闪出一道耀眼的白光时，慈禧吓得浑身打颤，甚至高喊“这必定是洋人妖术，摄取了我的魂魄！”裕勋龄急忙安抚她，说这并非妖术。不久，照片洗出来后，慈禧看到逼真的影像后惊讶不已，甚至从此爱上了拍照。    

图1 历史上的慈禧 

令慈禧惊慌失措的正是当时常见的镁光灯。早期的摄影设备由于感光材料的局限性，往往需要长时间才能获得足够对比度的图像。为了克服这一问题，人们使用镁丝产生强光进行拍摄，后来，镁粉取代了镁丝，因其表面积更大、燃烧更快。镁粉的燃烧过程能够迅速提供高强度的光源，极大地提升了照片的清晰度。最终，加入氯酸钾等强氧化剂，使得燃烧更加剧烈，进一步提高了摄影效率。 

到20世纪60至70年代，越南战场上的美军发现，传统的高爆炸弹对密集的丛林植被破坏效果有限，于是开始广泛使用凝固汽油弹进行地面打击。为了增强对敌方工事和装甲车辆的毁伤效果，他们将镁加入凝固汽油中，使其燃烧温度达到1600℃，足以融化钢铁，对目标造成极大破坏。1963至1973年，美军投下了38.8万吨凝固汽油弹。凝固汽油弹的火焰能够持续燃烧，并且一旦与人体接触，便会造成极其严重的烧伤，令受害者无法逃脱。这一现象也让镁的用途从宫廷的摄影设备延伸到更为残酷的战场。 

图2 凝固汽油弹轰炸后场景 

夜空中最亮的镁 

镁是一种银白色的轻金属，密度为1.74克/立方厘米，具有较低的熔点和沸点。它的名字“Magnesium”源自希腊的美格尼西亚城，那里盛产一种名为滑石的矿物。镁具有极强的化学活性，可以与多种元素反应生成不同的化合物。尽管镁在地球上储量丰富，但其主要以碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐的形式存在，因此在化学上一直难以提纯。

直到18世纪中期，英国的约瑟夫·布莱克首次通过加热菱镁矿等矿物分离出氧化镁，而镁金属的提取则是在1792年由安东·鲁普雷希特首次成功实现。1808年，英国科学家戴维利用电解法成功提取了纯净的镁金属。法国科学家比希在1833年通过电解氯化镁与钾的反应，大规模生产了镁金属，进一步推动了镁的应用研究。 

镁是一种易燃金属，能够在氮气或二氧化碳中燃烧，且在空气中燃烧时会释放出耀眼的白光。因此，镁常被用于制造烟火、闪光粉以及燃烧弹等物品。作为强还原剂，镁还广泛应用于钛、铅等稀有金属的提炼过程中。此外，镁的最广泛应用仍然是在镁合金领域。镁合金具有极低的密度，并且其比强度和比刚度均优于铝合金、钢铁等金属，尤其在减重和节能方面具有重要意义。镁合金的良好阻尼性使其在电子设备中也广泛应用，能够有效减少震动和噪声，增强设备的稳定性。镁合金的导热性远高于ABS树脂，非常适合用于热量密集的电子元件。 

镁合金不仅具有良好的加工性能，其切削阻力远低于钢铁和铝合金，且不需要复杂的磨削和抛光工序。镁合金的铸造性能也十分优异，在模具内凝固速度快，生产效率高。此外，镁合金的收缩量小，尺寸稳定性强，即使在高温下也无需进行退火处理，能保持较高的结构稳定性。因此，镁合金在航空、汽车以及光学电子等领域的应用非常广泛，尤其在军事领域，镁合金被广泛用于武器装备的轻量化设计。 

镁合金和镁基复合材料可以取代武器装备中的铝合金和钢铁材料，有效实现武器装备的轻量化。例如，美国的“理想单兵战斗武器”（OICW）就大量使用了镁合金零件。俄罗斯的POSP6×12型枪用变焦距观测镜壳体、法国的WK50式反坦克榴弹等武器也采用了镁合金材料，以减轻重量。镁合金被广泛应用于火炮、装甲车辆、航空器等各种军事装备中，使这些装备更轻便、更加高效。 

在航空领域，镁合金常用于飞机的机身、框架及发动机零件等部件。例如，美国的T-38教练机就使用了292公斤镁合金，B-52战略轰炸机的早期型号曾使用约1600公斤镁合金。镁合金不仅用于飞机制造，还在光电设备中得到了广泛应用，如镜头壳体和红外成像仪的外壳等。  

图3 B52轰炸机 

成人之"镁" 

镁在自然界中蕴藏丰富、分布广泛主要以固体矿和液体矿的形式存在,有超过60种矿物中均蕴含镁。全球菱镁矿资源储量丰富，据中国耐火材料行业协会资料显示，目前全球已探明菱镁矿储量约126亿吨。其中,中国已探明菱镁矿总储量约36亿吨,占世界总储量的29%,位居世界首位。 

镁的产业链的基本结构为:上游是镁矿开采及原镁冶炼，主要包括镁矿石的分离、提炼,海水盐湖提炼等,从含有镁元素的菱镁矿、白云石等提炼出原镁:中游是镁合金冶炼，将原镁转化为镁合金:下游是镁合金的深加工,通过压铸对镁合金进行深加工，形成能满足下游特殊性能需求的镁合金系列材料。这其中的原镁冶炼环节,为供给端的主要瓶颈。

目前、国际上镁及镁合金发展与应用的重点地区,主要集中在美国、加拿大德国、日本、韩国等地。其中,北美洲是世界上镁及镁合金材料用量最多的地区,美国镁产业大发展始于20世纪80年代。像福特、通用和克莱斯勒等公司,在过去的几十年里一直致力于新型镁合金汽车零部件的开发应用,且成效显著。

加拿大的镁产业也颇为发达。1942年建立的哈雷镁厂,是世界上历史最长、规模最大的皮江法(一种提炼镁的方法)镁厂,1990年建成的贝坎库尔镁厂,也是一个较大的原镁生产厂。欧洲的镁及镁合金用量仅次于北美洲。其中,德国的镁合金历史较悠久自20世纪90年代以来,德国在镁合金用铸领域处于世界领先地位。

在亚洲,日本于20世纪80年代末期开发出了先进的镁合金低压金属型铸造装置,并由此开发了一系列的镁合金产品,除应用在汽车领域外，还在计算机、通信等领域进行了镁合金的开发与应用,成为镁合金在计算机类、通信类和消费类电子产品上的应用强国。

韩国的镁工业包括熔炼、精炼、铸造挤压/轧制、机械加工、表面处理、涂层和回收利用,像韩国高速列车的座椅框架和厚板、大型工业机器人手臂框架、自行车框架和LED散热器，使用的都是其自研的镁制品。 

目前，镁及镁合金的研究和应用主要集中在美国、加拿大、德国、日本、韩国等地区。美国自20世纪80年代起开始大力发展镁合金产业，福特、通用和克莱斯勒等公司一直致力于镁合金汽车零部件的研发。加拿大、德国、日本等国也在镁合金领域取得了显著进展，推动了镁合金在多个工业领域的应用。 

自20世纪90年代中期以来，随着各领域对镁的巨大需求，镁及镁合金研发与应用进入高速增长期。西方发达国家普遍注意到关键矿产在经济、科技、军事等领域具有决定性价值,相关战略、法规随之出台，并随着形势发展进行了动态调整。

以美国为例,其1939年制定的《战略性和危机性原材料储备法》、1974年制定的《关键进口矿产备忘录》和1979年制定的《战略性和危机性原材料储备法》修正案,都是针对关键矿产制定的相关政策。这些政策随着冷战结束虽一度被尘封,但自2008年起这些政策又逐步升级,先后制定了《矿产、关键矿产和美国经济》关键矿产战略》《能源和矿产资源科学战略》《关键性矿产评估》《35种关键矿产清单》《50种关键矿产清单》。

其中,2016年的关键矿产清单中菱镁矿就赫然在列。近年来,随着美国对制造业、军工业关键矿产供应链实施“脱钩式保护”,美国又持续扩大了关键矿产的外延。无独有偶,欧盟于2011年起发布欧盟关键原材料清单,之后每3年更新一次,总体呈现出稳定扩充的趋势,这其中就有镁。

矿产资源消费大户日本,启动关键矿产识别的时间更早，早在20世纪60年代,日本就对工业生产所需的重点矿产资源进行了统计筛查，于1983年明确了7种金属作为国家储备矿种。到2009年日本政府按不同矿种勘查开发状况、技术研发进展、工业需求动向等标准制定的《稀有金属保障战略》中,就把包括镁在内的31种矿产作为优先考虑的战略矿产。目前来看,以美国为首的西方发达国家，正在把强化供应链变为供应链竞争，并将其嵌人全球政治经济军事的整体博穿中，而政策导向也从供应链多元化演变为产业链、供应链阵营化甚至意识形态化。