鋁合金、鋅合金、鎂合金、钛合金對比

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，常用的合金材料由鋁合金、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。方工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。

這四種合金，钛合金最硬，強度也最好。硬度方面，钛合金要遠硬與其他三種合金。就抗拉強度而言，钛合金強與鋅合金，其次是鎂合金，強度最低的是鋁合金。

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種，多采用鎂合金。

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×××～8×××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。

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×××～8×××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。

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。

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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