原標題：鋁合金、鋅合金、鎂合金、鈦合金對比

隨著人們生活品質的提高，對產品審美和品質的要求也在不斷提升。越來越多的消費類產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，而傳統的塑料外殼產品在消費者心中逐漸被貼上廉價和低品質的標簽。

對于消費類產品而言，常用的合金材料由鋁合金、鋅合金和鎂合金。鈦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。

物理性能對比表

這四種合金，鈦合金***硬，強度也***好。硬度方面，鈦合金要遠硬與其他三種合金。就抗拉強度而言，鈦合金強與鋅合金，其次是鎂合金，強度***低的是鋁合金。

強度和硬度對比

但產品結構設計而言，還需要考慮重量，如果將比重考慮進度，鋅合金由于密度***大，比強度反而***小了。鈦合金和鎂合金比強度高，但鈦合金價格昂貴，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。

鋁合金

材料成分直接找度娘，這里不費篇幅羅列。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℃。

鋁合金在產品結構設計中的工藝應用形式也***豐富，常用加工工藝有：壓鑄、擠出成型、機加工、沖壓、鍛造。建筑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。電子產品和生活快消品的外殼也不乏鋁合金，這類產品外觀要求較高，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，直接與藥液產生反應，氧化后表面效果比較差。鋁鑄件常用于內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復雜的結構，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

鋁的牌號：

1×××系列為：純鋁（鋁含量不小于99.00%），該系列牌號的***后兩位數表示為：***低鋁含量的百分點。牌號的第二位的字母表示原始純鋁的改型情況。

2×××～8×××系列牌號的***后兩位數沒有特殊意義，僅用來區分：同一組中不同的鋁合金。牌號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、彩色鋁板、瓶蓋。

4×××系列為：以硅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***具代表性合金，一般鈑金、船舶、車輛、建筑、瓶蓋、蜂巢板。

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，可作復雜的斷面形狀之形材，耐蝕性及表面處理性均佳建筑、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***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后者，但使用溫度卻比后者高。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，適用于壓鑄儀表，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、印刷板、屋面板和日用五金等。鑄造合金的產量遠大于變形合金，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***大的，流動性也是***好的，有很好的鑄造性能，可以壓鑄形狀復雜、薄壁的精密件，鑄件表面光滑。我設計的產品中，鋅合金壓鑄件***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、鎘、錫超過標準時，導致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，即長時間后強度自然降低，變的易脆。這就是為什么很多人吐槽，更換鋅合金水龍頭時往往會發生脆斷，導致水龍頭螺紋部分殘留在水管里無法弄出來。因此，方工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。

運用現代企業管理方式及多年積累的企業文化，先后與國內外30余家知名企業建立了配套關系，如中壓電器生產線焊接組裝用翻轉工裝， 諾基亞手機生產線配套工裝夾具，鋼鐵研究總院光譜分析儀鑄鋁外殼、沖擊試驗機，北京不銹鋼異型件加工，北京不銹鋼零件加工，空氣濾芯沖壓模具。

目前國際上用作鑄件的標準系列有兩大類，—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號、3號、5號及7號合金)。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，只能用于冷室壓鑄。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***廣泛的是3號鋅合金。

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***佳，應用于壓鑄薄壁、大尺寸、精度高、形狀復雜的工件，如電器元件及其盒體。

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、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。目前使用***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、建筑和軍事領域。

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，***高可達600多MPa。

鎂合金密度小（1.8g/cm3左右），強度高。鎂合金是***輕的金屬結構材料，比重只有1.8，分別為鋁的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鈦相媲美。

鎂合金彈性模量大，消震性好，在彈性范圍內，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***小可達0.5mm, 適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******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，某熱源生產的熱量（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℃，巖石（花崗巖、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；在內部產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、剎車支架、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******號以英文字母+數字+英文字母的形式表示。前面的英文字母是其***主要的合金組成元素代號（元素代號如下表規定），其后的數字表示其***主要的合金組成元素上下極限值的平均值。***后面的英文字母為標識代號，用以標識各具體組成元素相異或元素含量有微小差別的不同合金。

鎂合金常用牌號有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。

鈦合金

鈦合金指的是多種用鈦與其他金屬制成的合金金屬，強度高、耐蝕性好、耐熱性高。鈦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。鈦合金也應用在火箭、導彈和高速飛機的結構件。

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

鈦合金的密度一般在4.51g/cm3左右，僅為鋼的60%，一些高強度鈦合金超過了許多合金結構剛的強度，因此鈦合金的比強度(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。

部分鈦和鈦合金的力學性能

鈦合金產品

鈦無毒、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鈦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，適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、接骨板、髓內針、人工關節、避孕器、心臟修補元件、人造腎臟用微型泵等。

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

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

信息來源：知乎方工rich、材子筆記、鈦谷之聲

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