就航空材料而言，結構減重和結構承載與功能一體化是飛機機體結構材料發展的重要方向。鎂由于其低密度、高比強度的特性使得其很早就在航空工業上得到應用。航空材料減重帶來的經濟效益和性能的改善十分顯著，商用飛機與汽車減重相同重量帶來的燃油費用節省，前者是后者的近100倍。而戰斗機的燃油費用節省又是商用飛機的近10倍，更重要的是其機動性能改善可以提高其戰斗力和生存能力。正因為如此，航空工業才會采取各種措施增加鎂合金的用量。

隨著輕質結構材料在航空航天、軍工及汽車等重要工業領域中的大規模應用，鎂合金以其低密度、的特點受到科研人員的高度重視，并得到企業界的關注。在鎂合金體系中，相比于傳統的鎂鋁系和鎂鋅系合金，以稀土為主要合金元素的鎂稀土合金具有更高的強度和抗蠕變性能，因而其作為結構材料在上述關鍵領域具有廣泛的應用前景。基于上述需求，近年來國內外學者開發了一系列的鎂稀土合金材料，并開展了相關的制備、加工技術和應用研究，取得了較大的進展。但在鎂稀土合金開發和應用過程中，仍遇到一些困難及技術瓶頸難題，主要表現在材料的成分設計、熔體純凈化與細化、材料制備與成型加工技術及產業化應用等方面。近日上海交通大學輕合金精密成型中心丁文江院士、吳國華教授與江蘇大學材料學院汪存龍博士及上海理工大學材料學院孫明博士等人系統綜述了鑄造鎂稀土合金的研發與應用概況。該文主要針對鎂稀土合金的材料設計、熔體純凈化與細化、材料液態加工技術、鎂稀土合金的產業化應用等進行了詳細的綜述。（1）鎂稀土合金材料體系的開發稀土元素（RE）通常分為兩類，即輕稀土和重稀土，已經開發的高強耐熱Mg-RE系合金主要以重稀土為主，例如Mg-Gd，Mg-Y，Mg-Nd，Mg-Dy，Mg-Sm等。上述新近開發的Mg-RE合金具有與常規Mg-Al或Mg-Zn系列合金相當的密度但力學性能得到大幅度提高；而與鑄造Al合金相比，其具有相當的強度和更低的密度；因而鎂稀土合金具有兼具高強度和低密度的優勢。常見的鑄造鋁合金和鎂合金的屈服強度和抗拉強度隨輕金屬密度變化的示意圖如圖1所示。由于Mg-Gd和Mg-Y合金具有很強的時效硬化能力和潛在的實際加工潛力，因此成為研究多的合金，而現有的鎂稀土合金也主要基于此兩種體系。

在采用傳統技術壓鑄時，熔體呈高速紊流和彌散狀態充填壓鑄型腔，腔內氣體（空氣、保護氣體和模具表面潤滑劑揮發氣體）無法排出，形成高壓微孔或溶于合金內，抑或在充模過程中形成氣隔，使充模過程中斷。氣孔中的氣體在高溫下析出或脹大，使鑄件變形和表面鼓包。因此，用傳統壓鑄工藝生產的鎂合金工件，不能進行熱處理或在較高溫度下工作。

近30年來，為了克服這些缺陷、提高其質量和拓寬壓鑄技術的應用范圍，科技工作者開發出了新的壓鑄工藝，如真空壓鑄、充氧壓鑄和半固態壓鑄等。與傳統壓鑄工藝相比，新工藝在消除壓鑄件鑄造缺陷和提高力學性能、表面及內在品質等多方面具有性。

真空壓鑄

真空壓鑄是通過在鑄造過程中，排除型腔內氣體而消除或減少壓鑄件內氣孔和溶解氣體以提高壓鑄件的力學性能和表面質量。真空壓鑄的大沖頭速度可達10m/s，充型時間20s~30s，工件小壁厚1.5mm~2mm，強度性能可提高10%以上，韌性可提高20%~50%。此外，真空壓鑄還可以提高AM50合金的伸長率，由普通壓鑄的15%上升到19%。

20多年前，真空壓鑄AM60B合金汽車輪和方向盤就已獲得應用，但真空壓鑄對鎂合金工件性能的提高遠不如鋁合金明顯，因未受到重視，真空壓鑄鎂合金工藝的開拓也不強勁。

充氧壓鑄

充氣壓鑄又稱無氣孔壓鑄，是在鎂熔體充型前，將氧或其他活性氣體充入型腔，置換型腔內的空氣。鎂熔體充型時與活性氣體反應，生成MgO微粒，彌散地分布于壓鑄件內，從而清除了壓鑄件中的氣體，使鎂合金壓鑄件可以進行熱處理強化。日本輕金屬公司率先用充氧壓鑄工藝生產出了AZ91合金計算機整體磁頭支架、汽車車輪等。

壓縮成型

美國俄亥俄精密成型公司開發的壓縮成型法，是向整個壓鑄件表面施加壓力，鎂合金在壓力作用下凝固，改善了合金的顯微組織，晶粒細化，使得空隙率大大下降，鑄件組織致密均勻，可用于生產性能要求高、形狀復雜的鎂合金零件。

擠壓鑄造

擠壓鑄造是壓力鑄造的一種，早出現在1819年英國的一份專利中。德國1931年制出世界首臺擠壓鑄造機，隨后，在蘇聯得到廣泛應用，但直到20世紀60年代，在北美、歐洲和日本才開始應用。北美壓鑄協會（NADAC）給擠壓鑄造下的定義是采用低的充型速度和小的擾動，使金屬熔體在高壓下凝固，以獲得可熱處理的、致密度高的鑄件鑄造工藝。實驗證明，在充型速度小于2m/s、充型壓力大于70MPa，即可獲得組織和性能良好的鑄件。據不完全統計，2022年，全世界約有365臺擠壓鑄造機，大都用于鑄造汽車、自行車、空調器、閥和泵等零件。

合金熔體被注入型腔內，在擠壓鑄造機沖頭的機械壓力作用下，被擠壓成型，并在壓力作用下凝固，鑄件組織致密，很少有氣孔、疏松、疏孔等缺陷，顯微組織細小均勻，有時鑄件的力學性能幾乎與鍛件的相等。鑄件在壓力狀態下凝固成型，不會變形開裂，工藝簡單，操作方便靈活，自動化水平高，成品率高。多用于生產強度高、氣密性好的零件，特別是薄板類鑄件，如各種閥體、機架、汽車輪盤、車門等。