據(jù)外媒報道，美國能源部西北太平洋國家實驗室(Pacific Northwest National Laboratory，PNNL)研發(fā)了新款擠壓工藝(extrusion process)--剪切輔助加工及擠壓(Shear-Assisted Processing and Extrusion，ShAPE)，該工藝有助于汽車行業(yè)采用鎂合金制作結構件，提升了該方案的可行性。由于無需采用稀土金屬，可降低材料成本。與此同時，新工藝還提升了材料的結構特性。
　　"鋼鋁之戰(zhàn)"或演變?yōu)?鋼鋁鎂混戰(zhàn)"
　　提升燃油經(jīng)濟性成為近期各大車企的重大目標之一，因為距2025公司平均燃料經(jīng)濟性(Corporate Average Fuel Economy，CAFE)標準的執(zhí)行已越來越近。為此，輕量化成為其首選，半數(shù)車企尋求新的輕量化材料，提升車輛的燃油經(jīng)濟性，進而達到CAFE標準的要求。
　　在汽車業(yè)內，一度打響了"鋼鋁之戰(zhàn)(battle of steel vs. aluminum)"，如今又研發(fā)了新的擠壓成型法(method of extrusion)，或將使鎂材也加入到角逐中。
　　在所有結構金屬中，鎂材比鋼材輕75%，比鋁材輕了33%，是地球上第四大最常見元素，其排名只落后于鐵、硅及氧三大元素。盡管鎂材質地較輕，且天然豐度(natural abundance)較大，但車企卻難以將鎂合金用于車用結構件，因為該材質的使用需要配合鏑(dysprosium)、鐠(praseodymium)、鐿(ytterbium)等稀土元素(rare-earth elements)，提升其強度。
　　剪切輔助加工及擠壓
　　美國能源部的工程師及材料學家闡述道，在擠壓過程中，旋轉鎂合金將因機械摩擦而生熱，使該材料軟化，進而將其壓入模具內，制作鎂合金管材、棒材及槽鎂(magnesium channels)。與傳統(tǒng)型擠壓機不同，該技術方案無配置耗能的電阻加熱器。
　　該團隊設計工業(yè)版剪切輔助加工及擠壓機并開展了試運行。該研究團隊采用該機器，采用擠壓技術制作了薄壁圓管，其最大直徑為2英寸，所采用的原材料為鎂鋁鋅合金AZ91和ZK60A。
　　首席研究員兼機械工程師Scott Whalen表示:"在剪切輔助加工及擠壓過程中，我們獲得高度精制的微觀金屬結構，在某些情況下，甚至能產(chǎn)生納米結構特性。每分鐘轉速越高，顆粒就越小，制作的管材硬度越高，其延展性(ductile)或柔韌性(pliable)也越好。此外，團隊人員可控制金屬內的晶體結構的方向，提升鎂合金的能量吸收，使其可媲美鋁材。"
　　鎂合金坯料以極為柔軟的狀態(tài)流入模具，這得益于ShAPE工藝同時施加的線性力及旋轉力。為此，相較于傳統(tǒng)的擠壓工藝，只需用原先1/10的力就能將原材料擠入模具。
　　由于擠壓力大幅減小，若采用該項技術，企業(yè)就能啟用小型生產(chǎn)機械，進而下調資本支出(capital expenditures)及運營成本。目前，該項技術目前尚在申請專利中。
　　Whalen表示:"與工業(yè)用擠壓機不同，采用我方提供的ShAPE設備后，無需在鎂合金坯料周邊放置體積巨大的加熱器。"
　　實現(xiàn)汽車輕量化的鎂材
　　據(jù)美國能源部報告，鎂制組件如今僅占常規(guī)車輛總車重的1%，而ShAPE機器的出現(xiàn)，或將改變這一狀況。
　　Whalen表示:"許多車企未采用鎂合金結構件，主要原因有兩點:鎂材的價格和屬性。目前，制造商采用低成本鋁材制作保險杠等部件。若采用我方的工藝，可強化鎂材的材料特性，用于替換上述應用中的鋁材，且無需新增稀土元素，不會增加成本開支。"
　　麥格納正與PNNL合作，研發(fā)低成本鎂制零部件。該公司目前在底特律的生產(chǎn)設施中測試其研發(fā)的大型管材，PNNL的ShAPE技術還可提供授權使用許可。