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?隨著現代科技的不斷發展，金屬材料的消耗與日俱增，金屬礦產資源逐漸趨于枯竭。鎂是地球上儲量最豐富的元素之一，在地殼表層金屬礦的資源含量為2.3%，位居常用金屬的第4 位，此外在鹽湖及海洋中鎂的含量也十分可觀，如海水中鎂含量達2.1×1015 噸。在很多金屬趨于枯竭的今天，加速開發鎂金屬材料是實現可持續發展的重要措施之一。由國際著名鎂合金專家聯合撰寫的“鎂基合金”（師昌緒、柯俊、R.W 卡恩主編《材料科學與技術》叢書第8 卷）一文指出：“在材料領域中，還沒有任何材料像鎂那樣潛力與現實有如此大的顛倒。

通過非HPDC制造擴大鎂的應用

非HPDC工藝方法：對于生產大型高質量汽車應用鑄件，砂基工藝在成本，表面外觀、表面光潔度、壁厚和尺寸公差方面與HPDC相競爭沒有優勢。砂基工藝目前被應用于生產昂貴的，低體積，高合金的航空航天鑄件。但是對于大批量的汽車生產，則需要低成本版本。由于模具成本降低，在應用于大批量/低成本的汽車生產之前，這種工藝件應使用更容易，更快地成型工藝。介于HPDC需要大型機器，大而昂貴的金屬模具和昂貴的控制裝置，以及高壓熔融金屬快速填充模具，對于小批量生產（比如2萬個單位）來說，快速成型工藝的成本應該比HPDC低。

?結構/性能控制：非HPDC工藝包括反重力/重力填充到半永久性砂模，重力/反重力/加壓填充聚苯乙烯泡沫塑料模具和利用V型工藝。所有產品都以非常低（?0）的溫度梯度產生緩慢凝固的鑄件。在沒有晶粒細化的情況下，形成大的（?5mm）不均勻的晶粒結構，其可能導致裂紋并由此降低產品的機械性能。HPDC鑄件的熱梯度非常高（?104℃ / cm），冷凍速率也很高，而顆粒相應地小100-500倍。在砂鑄件中，系統必須施加正溫度梯度，例如使用高導熱率的砂（鋼粒，鋯石等）或成形冷卻器。此外，為了獲得獲得高機械性能所需的細粒結構，需要細化晶粒。低成本的晶粒細化劑可用于鋁合金，但不適用于鎂合金，特別是如果它們含有鋁。此外，還需要開發不引入任何氧化物或潛在腐蝕/強度降低雜質的最合適的孕育劑引入方法（例如通過氣體注入，模具涂覆，插入，模內接種等）。非HPDC鑄件需要熱處理來為汽車應用開發可行的機械性能產品。低成本程序，如流化床技術，對于以較低成本改進成本控制具有相當大的希望。

鑄造充填：熔融鎂非?；顫?。必須開發砂芯/模具添加劑和涂層，以產生光滑的鑄造表面; 不會與熔體發生反應; 并在凝固后落砂而不破裂鑄件。高質量結構鋁鑄件需要填充模具而不產生氧化誘導的紊流; 鎂也是必需的。機械/電動泵送系統可以提供受控/緩慢的填充而不產生紊流，因此不會產生夾雜物。但是，在熔融鎂中獲得長的泵壽命需要新的材料和設計。填充沒有缺陷的超大型薄壁鑄件可能需要多個澆注口，可以依次填充。

新技術 ：需要發明適合于汽車應用的新合金，并且可以使用上述的非HPDC技術進行加工。改善性能的新方法可能包括含有大顆粒和納米顆粒，纖維和復合預制件的復合材料。必須考慮熔融Mg相容性的問題，因為Mg將與幾乎所有的非金屬反應形成尖晶石并潛在地腐蝕反應產物。

鎂鑄件行業的發展需要提高二級/回收鎂金屬的質量：目前在低濃度下經濟地去除和定量檢測非金屬/氣體包裹體的能力有限。所有加工過程都應確保所生產的鎂鑄件生產零排放，經生命周期分析證實。

金屬加工技術

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?鍛造技術為擴大鎂在汽車行業的應用提供了重要的機會。沖壓，擠壓，鍛造，制動/靜液壓成型，紡絲，拉伸成型，深拉伸，彎曲和超塑成型都是可能的。金屬加工成本比HPDC更昂貴；然而，在所有領域，成本削減是可能的。而常規鑄錠軋制的鎂片比鋁片要貴五倍，而新的連續鑄造技術可能使價格降低至僅約為20％。

鎂的許多科學/技術問題，包括開發新的低成本合金，需要解決鎂與鋼和鋁基鍛造材料競爭。與大多數壓縮強度大于拉伸的金屬不同，鎂的壓縮比拉伸弱兩倍。但是鎂也表現出強烈的優選結構取向，具有廣泛的孿生和在受力方向上的性質變化。這兩個問題都需要獨特的設計來補償由制造工藝產生的不對稱性質。更重要的是，由于Mg晶體結構是六方密閉的，室溫變形性比鋼和Al低得多，直到溫度達到230°C（450°F）才有足夠的延展性形成復雜的形狀。

?板材生產和沖壓工藝

在二十世紀三十年代，陶氏化學公司表明，薄板鎂產品可用于生產輕型拖拉機拖車。到了1942年，差不多有300T /月。AM503板材在德國被用來制造飛機。戰后，價格上漲和低成本/改進的鋁合金基本上取代了鎂板在這些領域的應用；然而，大量的數據是可用的。

?低成本的片材生產

目前從鑄錠生產鎂片的加工方法比鋁更昂貴。雙輥鑄造方法有很大的前景，可以使鎂板成為更具成本競爭力和可行的汽車材料。目前正在中國，韓國，德國，挪威和澳大利亞進行研究和開發。板材和汽車沖壓技術需要大量的開發，只要價格合理，汽車鎂沖壓件可以看到廣泛的應用。

常規沖壓

合金成分，鑄造結構和熱機械加工是汽車板材和沖壓的重要變量。鎂的六方密堆晶體結構需要較高的加工溫度（225℃），而鋁或鋼可在室溫附近進行沖壓。超細晶粒連鑄板材可以熱成型（90-150℃），從而大大降低加工成本。補償鎂的獨特屬性的工具設計需要開發，如用于卷邊，內/外連接和潤滑劑/涂層的規則，以改善沖壓，拉拔和卷邊成形。

超塑成形（SPF）

SPF可以制備外殼形狀，而不需要傳像統沖壓件那樣，在制備過程中承受不利的沖壓載荷，高溫度下拉伸，撕裂和開裂的問題。SPF需要獨特的晶粒結構，溫度和成型/變形工藝的開發。

表面準備/保護

由于滾壓和沖壓加工，沖壓片材的表面可能涂覆有潛在的有害顆粒，并且需要仔細清潔片材。這將產生需要保護的活動表面。還需要開發涂層以改善其耐磨性。這些可能包括雙面，共軋，粘合塑料層，光澤/金剛石硬涂層，無鉻轉化涂層或其他化學鈍化涂層。

?擠壓

鎂擠壓件的汽車應用取決于鎂合金支撐部件承受的應力的能力。Mg似乎在單軸拉伸和彎曲應力應用中提供了重量減輕的潛力，在這種情況下薄壁和部件橫截面可以相應地擴大。 鎂擠壓的根本優勢在于它比鑄造零件具有更好的力學性能，斷裂伸長率高達15%。大眾研究人員指出，在動態軸向應力下，鎂的能量吸收能力較低；動態橫向和對角加載的差異較小。

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?鍛造

鍛件用于鑄件性能變化太大或太弱的地方。由于高成本和有限的知識基礎，鍛造Mg部件只能應用在有限的汽車領域。高溫鍛造需要迫使金屬進入模腔。由此產生的金屬流動導致該部分沿著結晶學優選的方向，第二相粒子和晶粒軸應變方向排列。機械特性反映了這種不對稱性，高于平行于流動方向，在橫向低。鍛造設計過程的一個重要部分是確保金屬流動被引導到需要最大性能的地方。元件設計、鍛造工藝、力學性能和應用負荷之間的強相互作用需要鎂的發展。潛在的鎂鍛造應用包括轉向節，控制臂和高強度車輪。

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