1.2 纯镁的元素特性
1.2.1 镁元素
镁元素的特点是密度小，离子化倾向大，质硬，略有延展性。元素符号：Mg。原子序数：12。自由原子中各轨道电子状态：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（天然镁的标准原子量符合IUPAC 1995）。原子体积：14.0cm3/mol。
1.2.2 原子核特性
在热中子发射中，天然镁及同位素的中子吸收截面值（单位：barn/atom，1barn=10-24cm2）如下：天然镁0.063±0.004，24Mg0.03，25Mg0.27，26Mg0.03。表1-2列出了镁放射性同位素的有关数据。镁的X射线吸收系数μm为32.9m2/kg。
表1-2 镁的放射性同位素的有关数据
①括号中数据为短周期裂变元素产生的射线。
1.2.3 晶体结构
在大气压下纯镁的晶体结构是密排六方形。图1-2给出了镁原子在晶胞中的位置及各主要晶面和晶向。根据学者Stager和Drickamer获得的X射线衍射数据和电阻数据，Perez-Albuerne等人认为，当压力超过5×104bar（1bar=100kPa）时可能存在双密排六方相“MgⅡ”。但至今没有进一步证明“MgⅡ”相的存在。
图1-2 镁原子在晶胞中的位置及各主要晶面和晶向
国外好几位研究者测定了纯镁在25℃下的晶格参数（见表1-3），测量结果与理论预测值a=0.32092nm和c=0.52105nm相吻合，误差仅为±0.01%。如果交错密排原子层系由理想的硬球原子组成，则理想密排六方结构的a/c为1.633。室温下所测a/c为1.6236，说明金属镁具有接近完美的密排结构。
表1-3 金属镁晶格参数（不同研究者所测结果）
镁的晶格参数与温度的关系如图1-3和表1-4所示，在0～50℃的温度区间内，图1-3中的热膨胀曲线可用公式表示为：
（1-1）
（1-2）
图1-3 纯镁晶格常数与温度的关系
表1-4 纯镁晶格参数与温度的关系
滑移：室温下，主滑移发生在基面（0001）上的密排晶向上；第二滑移发生在
垂直面的
晶向上。中温下，滑移还发生在
斜面的晶向上。
孪晶：室温下，第一孪晶系产生在
晶面；第二孪晶系产生在
晶面。中温下，孪晶也产生在晶面。
金属镁的断裂：金属镁在室温温区内发生断裂主要是由晶间裂纹的汇聚导致的。这些裂纹产生在
孪晶面和一些高指数晶面（如
或
和
）上。中温下，晶界裂纹和空洞的形成是导致金属镁断裂的主要因素。
1.2.4 质量特性
（1）密度 20℃时金属镁的密度是1.738g/cm3。在熔点下（650℃）固态金属镁的密度约为1.65g/cm3，液态金属镁密度为1.58g/cm3。纯镁密度与温度的关系见图1-4。
图1-4 纯镁密度与温度的关系
（2）凝固体积变化 金属镁凝固体积收缩为4.2%，对应于凝固线收缩1.5%。
（3）冷却体积变化 金属镁从650℃冷却到20℃的过程中产生约5%体积收缩，对应的冷却线收缩为1.7%。