随着人們生活品質的提高，對産品審美和品質的要求也在不斷提升。越來越多的消費類産品采用合金材料來制作。金屬材料給人高端、堅固、耐用的品質感，而傳統的塑料外殼産品在消費者心中逐漸被貼上“廉價”和“低品質”的标簽。

對于消費類産品而言，常用的合金材料有鋁合金、鋅合金和鎂合金。钛合金由于其生物相融性好，常用在醫療領域。接下來我們就來扒一扒這幾種合金材料的特性，做個對比。

因此，歸納性的總結放在前面，見以下性能對比表。

物理性能對比表

這四種合金，钛合金最硬，強度也最好。硬度方面，钛合金要遠硬于其他三種合金。就抗拉強度而言，钛合金強于鋅合金，其次是鎂合金。

強度和硬度對比

但産品結構設計而言，還需要考慮重量，如果将比重考慮進度，鋅合金由于密度最大，比強度反而最小了。钛合金和鎂合金比強度高，但钛合金價格昂貴，加工性不好，因此在要綜合考慮重量和強度的結構件中，多采用鎂合金。

鋁合金

材料成分直接找度娘，這裡不費篇幅羅列。鋁合金的密度為2.63～2.85g/cm，有較高的強度(σb為110～270MPa)，比強度接近高合金鋼，比剛度超過鋼，有良好的鑄造性能和塑性加工性能，良好的導電、導熱性能，良好的耐蝕性和可焊性。

壓鑄鋁合金的流動性比較好，熔點為熔點660℃。

鋁合金在産品結構設計中的工藝應用形式也最豐富，常用加工工藝有：壓鑄、擠出成型、機加工、沖壓、鍛造。建築門窗大量應用鋁合金型材，機械設備也常用鋁型材搭建框架。電子産品和生活快消品的外殼也不乏鋁合金，這類産品外觀要求較高，比較常見的工藝是擠出，機加工，沖壓等。

快消品的外殼比較少用壓鑄鋁，因為壓鑄鋁合金含有較高成分的Si，所以在做Anodizing（陽極氧化）時，直接與藥液産生反應，氧化後表面效果比較差。鋁鑄件常用于内部結構件和對外觀要求不高的零件，摩托車的發動機外殼需要複雜的結構，要求重量輕同時也需要足夠的強度，大都旋轉鋁合金壓鑄作為胚料。

鋁鑄發動機外殼

鋁的牌号：

1、系列為：純鋁（鋁含量不小于99.00%），該系列牌号的最後兩位數表示為：最低鋁含量的百分點。牌号的第二位的字母表示原始純鋁的改型情況。

2、系列牌号的最後兩位數沒有特殊意義，僅用來區分：同一組中不同的鋁合金。牌号的第二位字母表示原始純鋁的改型情況。

2、系列為：以銅為主要合金元素的鋁合金。2011快削合金，切削性好強度也高。2018 2218 鍛造用合金，鍛造性良好且高溫強度較高。

3、系列為：以錳為主要合金元素的鋁合金。3105 3105建材、彩色鋁闆、瓶蓋。

4、系列為：以矽為主要合金元素的鋁合金。4032耐熱性、耐摩秏性良好，熱膨脹系數小。活塞、汽缸頭。

5、系列為：以鎂為主要合金元素的鋁合金。5052為中程度強度之最具代表性合金，一般钣金、船舶、車輛、建築、瓶蓋、蜂巢闆。

6、系列為：以鎂為主要合金元素并以Mg2Si相為強化相的鋁合金。6063代表性的擠出用合金，強度比6061低，擠出性良好，可作複雜的斷面形狀之形材，耐蝕性及表面處理性均佳建築、公路護欄、高欄、車輛、家具、家電制品、裝飾品。

7、系列為：以鋅為主要合金元素的鋁合金。7075鋁合金中具有最高強度的合金之一，但耐蝕性不佳，與7072之覆蓋皮材可改善其耐蝕性，但成本提高。航空器、滑雪杖。

8、系列為：以其他元素為主要合金元素的鋁合金

9、系列為：備用合金組

抗拉強度大于480MPa的鋁合金稱為高強度鋁合金，主要是以Al-Cu-Mg和Al-Zn-Mg-Cu為基的合金，即2XXX（硬鋁合金類）和7XXX（超硬鋁合金類）系合金。前者的靜強度略低于後者，但使用溫度卻比後者高。由于合金的化學成分、熔煉和凝固方式、加工工藝及熱處理制度不同，合金的性能差異很大。

常用鋁合金性能表

鋅合金

鋅合金熔點低，流動性好，易熔焊。按制造工藝可分為鑄造鋅合金和變形鋅合金。鑄造鋅合金流動性和耐腐蝕性較好，适用于壓鑄儀表，汽車零件外殼等。變形鋅合金有很好的可塑性和延展性，主要用作電池外殼、印刷闆、屋面闆和日用五金等。鑄造合金的産量遠大于變形合金，對于快消品的結構件，很少用到變形合金。因此下文就僅針對壓鑄鋅合金了。

鋅合金密度為6.3~6.7g/cm，抗拉強度σb為280~440MPa，熔點低，在385℃熔化，容易壓鑄成型。

鋅合金比重大，是本文所述的四種合金中比重最大的，流動性也是最好的，有很好的鑄造性能，可以壓鑄形狀複雜、薄壁的精密件，鑄件表面光滑。我設計的産品中，鋅合金壓鑄件最薄壁厚僅0.4mm。

常溫下,鋅合金的強度好。需要注意的是，鋅合金不宜在高溫和低溫（0℃以下）的工作環境下使用，鋅合金在常溫下有較好的機械性能。但在高溫下抗拉強度和低溫下沖擊性能都顯著下降。鋅合金抗蝕性差，當合金成分中雜質元素鉛、镉、錫超過标準時，導緻鑄件老化而發生變形。鋅合金壓鑄件存在時效作用，有老化現象，即長時間後強度自然降低，變的易脆。這就是為什麼很多人吐槽，更換鋅合金水龍頭時往往會發生脆斷，導緻水龍頭螺紋部分殘留在水管裡無法弄出來。因此，我們還是建議大家裝修時盡量選擇銅質的水龍頭，不要選鋅合金的。

目前國際上用作鑄件的标準系列有兩大類，—類是ZAMAK合金、一類是ZA系列合金。使用的ZAMAK合金有ZAMAK 2、ZAMAK 3、ZAMAK5及ZAMAK 7。(為簡 便起見、統稱上述合金為2号、3号、5号及7号合金)。ZA系列有ZA-8、ZA-12、ZA-27及ZA-35。ZA-8主 要用于熱室壓鑄，ZA-12及ZA-27因有特殊熔化要求，隻能用于冷室壓鑄。ZA-35一般用于重力鑄件。而ZAMAK合金發展要先于ZA系列合金、主要用于壓力鑄造。應用最廣泛的是3号鋅合金。

ZAMAK 2: 用于對機械性能有特殊要求、對硬度要求高、耐磨性好、尺寸精度要求一般的機械零件。

ZAMAK 3: 良好的流動性和機械性能。應用于對機械強度要求不高的鑄件，如玩具、燈具、裝飾品、部分電器件。

ZAMAK 5: 良好的流動性和好的機械性能。應用于對機械強度有一定要求的鑄件，如汽車配件、機電配件、機械零件、電器元件。

ZA8: 具有良好的沖擊強度和尺寸穩定性，但流動性較差。應用于壓鑄尺寸小、精度和機械強度要求很高的工件，如電器件。

Superloy: 流動性最佳，應用于壓鑄薄壁、大尺寸、精度高、形狀複雜的工件，如電器元件及其殼體。

鎂合金

鎂合金是以鎂為基礎加入其他元素組成的合金。主要合金元素有鋁、鋅、錳、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最廣的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅合金。鎂合金因其優良的鑄造、擠壓、切削和彎曲加工等性能，可以廣泛地應用于汽車、電子、紡織、建築和軍事領域。

鎂合金的熔點是650℃，熔點比鋁合金熔點低，壓鑄成型性能好。鎂合金鑄件抗拉強度與鋁合金鑄件相當，一般可達250MPa，最高可達600多MPa。

鎂合金密度小（1.8g/cm3左右），強度高。鎂合金是最輕的金屬結構材料，比重隻有1.8，分别為鋁的2/3和鐵的1/4，其比強度高達133，這使得鎂合金可用作高強度材料。高強度鎂合金的比強度甚至可以和钛相媲美。

鎂合金彈性模量大，消震性好，在彈性範圍内，鎂合金受到沖擊載荷時，吸收的能量比鋁合金件大一半，所以鎂合金具有良好的抗震減噪性能。

鎂合金具有良好的壓鑄成型性能，壓鑄件壁厚最小可達0.5mm, 适應制造汽車各類壓鑄件。鎂合金件穩定性較高，壓鑄件的鑄造性加工尺寸精度高，可進行高精度機械加工。

鎂合金的散熱相對與合金來說有絕對的優勢，對于相同體積與形狀的鎂合金與鋁合金材料的散熱器，某熱源生産的熱量（溫度）鎂合金比鋁合金更容易由散熱片根部傳遞到頂部的速度，頂部更容易達到高溫。

但鎂合金線膨脹系數很大，達到25～26 μm/m℃，而鋁合金則為23 μm/m℃，黃銅約20 μm/m℃，結構鋼12 μm/m℃，鑄鐵約10μm/m℃，岩石（花崗岩、大理石等）僅為5～9 μm/m℃，玻璃5～11 μm/m℃。應用在熱源處時一定要考慮溫度對結構尺寸的影響。

鎂合金的應用舉例：一般中高端及專業數碼單反相機都采取鎂合金做骨架，使其堅固耐用，手感好；手機電話，筆記本電腦的殼體；在内部産生高溫的電腦和投影儀等的外殼和散熱部件上使用鎂合金；汽車方向盤、轉向支架、刹車支架、座椅框架、車鏡支架、分配支架等要求重量輕而強度大的結構件。

鎂合金壓鑄方向盤骨架

按成型方法分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩類。

鎂合金牌号以英文字母 數字 英文字母的形式表示。前面的英文字母是其最主要的合金組成元素代号（元素代号如下表規定），其後的數字表示其最主要的合金組成元素上下極限值的平均值。最後面的英文字母為标識代号，用以标識各具體組成元素相異或元素含量有微小差别的不同合金。

鎂合金常用牌号有AZ31B、AZ31S、AZ31T、AZ40M、AZ41M、AZ61A、AZ61M、AZ61S、AZ62M、AZ63B、AZ80A、AZ80M、AZ80S、AZ91D、AM60B、AM50A、M1C、M2M、M2S、ZK61M、ZK61S、ME20M、LZ91、LZ61、LZ121、LA141、LA191、LAZ933、LA81、LA91、LAZ931、MA18、MA21、MA14等。

钛合金

钛合金指的是多種用钛與其他金屬制成的合金金屬，強度高、耐蝕性好、耐熱性高。钛合金廣泛應用于制作飛機發動機壓氣機部件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等。钛合金也應用在火箭、導彈和高速飛機的結構件。

钛是同素異構體，熔點為1668℃，在低于882℃時呈密排六方晶格結構，稱為α钛；在882℃以上呈體心立方晶格結構，稱為β钛。利用钛的上述兩種結構的不同特點，添加适當的合金元素而得到不同組織的钛合金。室溫下，钛合金有三種基體組織，钛合金也就分為以下三類：α合金,(α β)合金和β合金。我國分别以TA、TC、TB表示。

钛合金的密度一般在4.51g/cm3左右，僅為鋼的60%，一些高強度钛合金超過了許多合金結構剛的強度，因此钛合金的比強度(強度/密度)遠大于其他金屬結構材料，可制出單位強度高、剛性好、質輕的零部件。

部分钛和钛合金的力學性能

钛無毒、質輕、強度高且具有優良的生物相容性，是非常理想的醫用金屬材料，可用作植入人體的植入物等。在美國，已有5種β钛合金被推薦至醫學領域，即TMZFTM（TI-12Mo-^Zr-2Fe）、Ti-13Nb-13Zr、Timetal 21SRx（TI-15Mo-2.5Nb-0.2Si）、Tiadyne 1610（Ti-16Nb-9.5Hf）和Ti-15Mo，适于作為植入物植入人體，如人造骨骼，血管支架等。

TiNi合金的生物相容性很好，利用其形狀記憶效應和超彈性的醫學實例相當多。如血栓過濾器、脊柱矯形棒、牙齒矯形絲、血管支架、接骨闆、髓内針、人工關節、避孕器、心髒修補元件、人造腎髒用微型泵等。

钛合金制品可以通過壓鑄和機械加工方法得到。钛合金熔化溫度很高，對于模具鋼材要求也較高。钛合金機械加工的方法很多，主要包括：車削、銑削、镗孔、鑽削、磨削、攻絲、鋸削、電火花加工等。

钛合金機械加工性能同樣不佳。钛合金切削加工時切削力隻是略高于同等硬度的鋼，但大多數钛合金熱導率很低，隻有鋼的1/7，鋁的1/16，因此切削産生的熱量不會迅速散走，聚集在切削區域，導緻刀具刃口迅速磨損，崩塌和生成積屑瘤。

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