以鎂為基加入其他元素組成的合金。1909年德國就研製也Mg-Mn、Mg-Al-Zn系合金。第二次世界大戰後，鎂合金工業隨著飛機製造業的發展而發展起來。中國在50年代中期開始生產鎂合金。鎂合金密度低(約1.8g/cm3)，是鋁的2/3；強度雖低於鋁合金，但比強度較高，在航空和航太工業中應用可以減輕結構件重量。鎂合金的彈性模量約為4500kgf/mm<2，消震性好，承受沖擊載荷的能力比鋁合金大，適於制造承受劇烈震動的部件。鎂合金耐有機物和堿的腐蝕的性能好，可制作油管或油箱等部件，但耐大氣腐蝕的性能較差，使用時需經氧化或塗漆等表面處理。鎂合金按成形工藝分兩大類。
變形鎂合金 能用塑性變形加工成材的鎂合金。常用的合金元素有錳、鋁、鋅、鋯、釷、稀土元素（鈰、釹、釔等）和鋰等。變形鎂合金已發展為6個系列，20多個品種。中國生產的典型變形鎂合金的成分和力學性能見表1。
表1 中國生產的典型變形鎂合金的成分和力學性能
鎂錳系合金 典型的合金為MB8，屬中強耐蝕可焊鎂合金。錳含量一般為1.5～2.5％，多瞭易形成錳偏析。鎂錳系合金中錳能與鐵生成金屬間化合物，沉積於熔體底部，從而消除鐵的有害作用，並提高合金的耐蝕性。合金中雖有β-Mn相析出，但該相強化作用小，所以該系合金無明顯的熱處理強化效果，常在退火後使用。MB8合金中含有鈰，可使合金的晶粒細化，強度、塑性和耐熱性提高。
鎂鋁鋅系合金 強度高、鑄造性能好，但耐蝕性較差。鋁是主要強化元素。在鋁含量達到3％以後，隨鋁含量的增加，合金的強度提高，而塑性和耐蝕性下降。鋁的最大含量可達9%左右。適當的鋅含量除能提高強度外，還能改善塑性和耐蝕性；但超過3％，有產生高溫脆性傾向。該系合金的兩個主要強化相為：γ相(Mg9Al3)和τ相[Mg32(AlZn)49]。鎂鋁鋅三元系相圖的鎂角部分(室溫)如圖。MB6和MB7合金中的合金元素含量較高，強化相數量較多，可進行熱處理強化。這兩種合金熱塑性較低，主要用於生產承受大載荷的棒材、型材、鍛件或模鍛件。MB2是高塑性鍛造合金，應力腐蝕傾向小，適於生產形狀復雜的鍛件和模鍛件。MB3合金強度高，有良好的焊接性和可切削性，可加工成板材、棒材和鍛件。
鎂鋅鋯系合金 屬高強鎂合金，在變形鎂合金中具有強度高、塑性和耐熱性好等特點，是應用最多的合金之一。鎂鋅二元合金晶粒粗大，塑性較差，且易產生熱裂紋。鋯在鎂中溶解度很小，結晶時首先析出α-Zr質點，起晶核作用，可使晶粒細化，以改善合金的耐蝕性和耐熱性。MB15合金是高強度合金，宜在150℃下使用，可制成鑄件、擠壓棒材、型材和鍛件。MB15合金在熱加工後可直接進行人工時效處理，也可先經淬火再進行人工時效處理。這種合金可以制作承受高載荷並具有高屈服強度的部件，如飛機的機翼長桁、翼肋等。
鎂鋰系合金 屬超輕鎂合金，比重較一般鎂合金低15～20％，比強度高於常用鎂合金，具有良好的冷、熱變形能力。主要用於制作導彈、火箭、航天飛行器的輔助結構和制造要求比重小的零部件。
鎂鋰系合金中還可加入鋁、鋅、錳等元素。多元鎂鋰系合金具有熱處理強化效應，抗拉強度為18～28kgf/mm2。隨鋰含量的增加，合金強度下降，塑性提高。鋰含量超過10％以後，這種合金由密排六方點陣轉變為體心立方點陣，工藝塑性明顯提高。鈉是該系合金中的有害雜質，易引起“鈉脆”（見鋁合金）。
鎂釷系合金 屬耐熱鎂合金，可熱處理強化。其強化相為Mg4Th，有很好的熱穩定性，可顯著提高合金的耐熱性能。
鎂釷二元合金晶粒粗大，釷含量一般在1.5～4％之間，可加入錳、鋯和鋅等元素形成Mg-Th-Mn、Mg-Th-Zr、Mg-Th-Zn-Zr等合金。該系合金適於在300～400℃溫度下工作，可以用鑄造或塑性變形生產。但因其有一定的放射性，生產時需有防護措施。
鎂稀土系合金 也屬耐熱鎂合金。稀土元素和鎂常形成穩定的金屬間化合物，可提高合金的強度和抗蠕變性能。該系合金耐蝕性好，無應力腐蝕傾向。
鑄造鎂合金 采用砂模、硬模或壓力鑄造法直接鑄成所需的零件。按合金成分一般分為Mg-Mn系、Mg-Al-Zn系、Mg-Zn-Zr系和Mg-Zn-R(稀土)-Zr系。幾種典型鑄造鎂合金的成分和力學性能見表2。
表2 幾種典型鑄造鎂合金的成分和力學性能
鑄造鎂合金同變形鎂合金一樣具有承受沖擊載荷能力，可以制做承受震動的部件。鑄造鎂合金可切削加工性能好，在潮濕的大氣條件下，腐蝕穩定性較差。砂模鑄造的Mg-1.5Mn合金，強度較低，僅10kgf/mm2，但有良好的致密性、耐蝕性和可焊性，屬於耐蝕鑄造鎂合金。低鋁的Mg-3.0Al-1.0Zn合金，為氣密性好的鑄造合金。鋁含量高的Mg-Al-Zn合金屬於高強度的鑄造合金，鋁含量在5～10％范圍內，強度可達23kgf/mm2，且金屬流動性好，線收縮率小，可以制造承受較大負荷的部件，ZM-5合金是該系典型的合金。鎂-稀土-鋯合金屬於耐熱鑄造鎂合金，工作溫度200～250℃，強度可達8～10kgf/mm2，用於制造氣密性好、耐高溫的部件。