铝合金、锌合金、镁合金、钛合金对比

随着人们生活品质的提高，对产品审美和品质的要求也在不断提升。越来越多的消费类产品采用合金材料来制作。金属材料给人高端、坚固、耐用的品质感，而传统的塑料外壳产品在消费者心中逐渐被贴上“廉价”和“低品质”的标签。

对于消费类产品而言，常用的合金材料由铝合金、锌合金和镁合金。钛合金由于其生物相融性好，常用在医疗领域。方工就来扒一扒这几种合金材料的特性，做个对比。

因此，归纳性的总结放在前面，见以下性能对比表。

这四种合金，钛合金最硬，强度也最好。硬度方面，钛合金要远硬与其他三种合金。就抗拉强度而言，钛合金强与锌合金，其次是镁合金，强度最低的是铝合金。

但产品结构设计而言，还需要考虑重量，如果将比重考虑进度，锌合金由于密度最大，比强度反而最小了。钛合金和镁合金比强度高，但钛合金价格昂贵，加工性不好，因此在要综合考虑重量和强度的结构件种，多采用镁合金。

铝合金

材料成分直接找度娘，这里不费篇幅罗列。铝合金的密度为2.63～2.85g/cm，有较高的强度(σb为110～270MPa)，比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电、导热性能，良好的耐蚀性和可焊性。

压铸铝合金的流动性比较好，熔点为熔点660℃。

铝合金在产品结构设计中的工艺应用形式也最丰富，常用加工工艺有：压铸、挤出成型、机加工、冲压、锻造。建筑门窗大量应用铝合金型材，机械设备也常用铝型材搭建框架。电子产品和生活快消品的外壳也不乏铝合金，这类产品外观要求较高，比较常见的工艺是挤出，机加工，冲压等。

快消品的外壳比较少用压铸铝，因为压铸铝合金含有较高成分的Si，所以在做Anodizing（阳极氧化）时，直接与药液产生反应，氧化后表面效果比较差。铝铸件常用于内部结构件和对外观要求不高的零件，摩托车的发动机外壳需要复杂的结构，要求重量轻同时也需要足够的强度，大都旋转铝合金压铸作为胚料。

铝的牌号：

1×××系列为：纯铝（铝含量不小于99.00%），该系列牌号的最后两位数表示为：最低铝含量的百分点。牌号的第二位的字母表示原始纯铝的改型情况。

2×××～8×××系列牌号的最后两位数没有特殊意义，仅用来区分：同一组中不同的铝合金。牌号的第二位字母表示原始纯铝的改型情况。

2×××系列为：以铜为主要合金元素的铝合金。2011快削合金，切削性好强度也高。2018 2218 锻造用合金，锻造性良好且高温强度较高。

3×××系列为：以锰为主要合金元素的铝合金。3105 3105建材、彩色铝板、瓶盖。

4×××系列为：以硅为主要合金元素的铝合金。4032耐热性、耐摩秏性良好，热膨胀系数小。活塞、汽缸头。

5×××系列为：以镁为主要合金元素的铝合金。5052为中程度强度之最具代表性合金，一般钣金、船舶、车辆、建筑、瓶盖、蜂巢板。

6×××系列为：以镁为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金。6063代表性的挤出用合金，强度比6061低，挤出性良好，可作复杂的断面形状之形材，耐蚀性及表面处理性均佳建筑、公路护栏、高栏、车辆、家具、家电制品、装饰品。

7×××系列为：以锌为主要合金元素的铝合金。7075铝合金中具有最高强度的合金之一，但耐蚀性不佳，与7072之覆盖皮材可改善其耐蚀性，但成本提高。航空器、滑雪杖。

8×××系列为：以其他元素为主要合金元素的铝合金

9×××系列为：备用合金组

抗拉强度大于480MPa的铝合金称为高强度铝合金，主要是以Al-Cu-Mg和Al-Zn-Mg-Cu为基的合金，即2XXX（硬铝合金类）和7XXX（超硬铝合金类）系合金。前者的静强度略低于后者，但使用温度却比后者高。由于合金的化学成分、熔炼和凝固方式、加工工艺及热处理制度不同，合金的性能差异很大。

铝的牌号：

1×××系列为：纯铝（铝含量不小于99.00%），该系列牌号的最后两位数表示为：最低铝含量的百分点。牌号的第二位的字母表示原始纯铝的改型情况。

2×××～8×××系列牌号的最后两位数没有特殊意义，仅用来区分：同一组中不同的铝合金。牌号的第二位字母表示原始纯铝的改型情况。

2×××系列为：以铜为主要合金元素的铝合金。2011快削合金，切削性好强度也高。2018 2218 锻造用合金，锻造性良好且高温强度较高。

3×××系列为：以锰为主要合金元素的铝合金。3105 3105建材、彩色铝板、瓶盖。

4×××系列为：以硅为主要合金元素的铝合金。4032耐热性、耐摩秏性良好，热膨胀系数小。活塞、汽缸头。

5×××系列为：以镁为主要合金元素的铝合金。5052为中程度强度之最具代表性合金，一般钣金、船舶、车辆、建筑、瓶盖、蜂巢板。

6×××系列为：以镁为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金。6063代表性的挤出用合金，强度比6061低，挤出性良好，可作复杂的断面形状之形材，耐蚀性及表面处理性均佳建筑、公路护栏、高栏、车辆、家具、家电制品、装饰品。

7×××系列为：以锌为主要合金元素的铝合金。7075铝合金中具有最高强度的合金之一，但耐蚀性不佳，与7072之覆盖皮材可改善其耐蚀性，但成本提高。航空器、滑雪杖。

8×××系列为：以其他元素为主要合金元素的铝合金

9×××系列为：备用合金组

抗拉强度大于480MPa的铝合金称为高强度铝合金，主要是以Al-Cu-Mg和Al-Zn-Mg-Cu为基的合金，即2XXX（硬铝合金类）和7XXX（超硬铝合金类）系合金。前者的静强度略低于后者，但使用温度却比后者高。由于合金的化学成分、熔炼和凝固方式、加工工艺及热处理制度不同，合金的性能差异很大。

钛合金

钛合金指的是多种用钛与其他金属制成的合金金属，强度高、耐蚀性好、耐热性高。钛合金广泛应用于制作飞机发动机压气机部件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等。钛合金也应用在火箭、导弹和高速飞机的结构件。

钛是同素异构体，熔点为1668℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α钛；在882℃以上呈体心立方晶格结构，称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素而得到不同组织的钛合金。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：α合金,(α+β)合金和β合金。我国分别以TA、TC、TB表示。

钛合金的密度一般在4.51g/cm3左右，仅为钢的60%，一些高强度钛合金超过了许多合金结构刚的强度，因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。

钛无毒、质轻、强度高且具有优良的生物相容性，是非常理想的医用金属材料，可用作植入人体的植入物等。在美国，已有5种β钛合金被推荐至医学领域，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，适于作为植入物植入人体，如人造骨骼，血管支架等。

TiNi合金的生物相容性很好，利用其形状记忆效应和超弹性的医学实例相当多。如血栓过滤器、脊柱矫形棒、牙齿矫形丝、血管支架、接骨板、髓内针、人工关节、避孕器、心脏修补元件、人造肾脏用微型泵等。

钛合金制品可以通过压铸和机械加工方法得到。钛合金熔化温度很高，对于模具钢材要求也较高。钛合金机械加工的方法很多，主要包括：车削、铣削、镗孔、钻削、磨削、攻丝、锯削、电火花加工等。

钛合金机械加工性能同样不佳。钛合金切削加工时切削力只是略高于同等硬度的钢，但大多数钛合金热导率很低，只有钢的1/7，铝的1/16，因此切削产生的热量不会迅速散走，聚集在切削区域，导致刀具刃口迅速磨损，崩塌和生成积屑瘤。