镁合金材料以其优秀的力学性能,较低的密度和相对低廉的成本目前在各行各业得到了广泛的应用。随着当前航空、汽车等领域对减重的需求急剧增加,镁合金成为当前解决减重问题最好的材料之一。然而,镁元素金属活泼性较高,与氧气、氮气以及二氧化碳之间都很容易发生反应,这导致镁合金在加工、熔炼以及使用过程中都很容易发生燃烧,且这大大限制了镁合金在航空等领域的应用。本文针对三种典型牌号的镁合金材料进行了高温氧化/氮化行为研究,并对其火灾行为进行了分析,旨在为镁合金的应用和研发提供基础数据支持。主要的研究工作包括:采用热重-差热分析法对不同升温速率不同环境气氛下镁合金粉末的氧化/氮化动力学参数进行分析。TG结果表明三种镁合金在有氧气存在的条件下反应过程与纯镁类似,可以分为三个阶段。采用等转化率法对三种镁合金在空气氛围下的活化能进行了计算,结果显示镁合金的活化能要高于纯镁,而ZE10镁合金活化能要高于另外两种。在纯氮气条件下三种镁合金的增重过程简化为一个增重峰。AZ31镁合金的氮化峰较为剧烈且增重峰开始的温度随升温速率的增加没有明显向高温区推迟,而另外两种镁合金在纯氮气条件下增重过程较AZ31镁合金明显缓慢。根据前人基于TG数据对样品氧化膜厚度的计算方法对三种镁合金在氮气条件下的活化能进行了计算并分析了其氮化膜的生长过程,结果表明AZ31镁合金在整个氮化过程中氮化膜保持一个增长和加密的状态,而另外两种镁合金则与纯镁类似,氮化膜不断发生破裂与再生长。氮气对于镁合金粉末的惰化作用主要体现在延缓了反应的起始温度、降低了首个剧烈氧化/氮化阶段反应物质量和降低反应放热三个方面,与前人研究相符。采用锥形量热仪对镁合金的火灾行为进行研究,同时探究耗氧法对金属热释放速率测定的准确性,并利用上一章中热重实验的结果解释锥形量热仪实验中的一些结果。三种型号的镁合金在常压下辐射点燃的整个过程可以分为三个阶段。第一阶段为合金上表面以及侧面发生破裂;第二阶段为破裂表面处形成的Mg输运通道将合金内部Mg合金基体输运至外部,从而与空气接触发生点燃和剧烈燃烧;第三阶段是大量氧化镁的生成导致整个镁合金的外表面变为疏松的表面,燃烧维持在一个稳定的状态。采用DSC数据对镁合金的反应热进行了校准,通过计算可知AZ31镁合金和WE43镁合金消耗1kg氧气释放的热值可以直接采用MgO的生成热来进行替换,而ZE10镁合金则需采用DSC的结果进行替换,其值小于MgO的生成热得出的值。通过对锥量实验中温升过程的一些假设,可以将锥量实验数据和TG实验数据进行对比,结果显示吻合程度较好,说明两种实验方法所得数据之间可以在一定程度上相互印证。分析了低气压条件对镁合金火灾行为的影响。总的来说低气压会明显减少镁合金材料的点燃时间并轻微降低燃烧时的剧烈程度,而点燃温度随气压的降低有所降低,与前人研究相符。当环境压力降低时,镁合金燃烧时的质量增加速率峰值也随之下降,且镁合金质量增加速率峰值与压力呈指数关系,WE43镁合金的指数系数最小,约为0.5,另外两种镁合金均超过1。验证了前人的k-n经验模型对镁合金燃烧过程中质量变化的适用性并研究了模型中k系数随压力的变化情况,结果显示镁合金材料系数的变化基本符合理论推导的结果。根据镁合金材料燃烧过程中的现象对影响点燃时间的参数进行了分析,结果显示其表面破裂时间是影响点燃时间的关键因素,建立了镁合金材料的点燃模型并推导得出点燃时间随压力呈线性变化,理论结果与实验结果相符。