[ 來(lái)源：搜钛網　|　作者：本站　|　發布時(shí)間：2022-06-13 |　浏覽：12891次 ]

随著(zhe)人(rén)們生活品質的(de)提高(gāo)，對(duì)産品審美(měi)和(hé)品質的(de)要求也(yě)在不斷提升。越來(lái)越多(duō)的(de)消費類産品采用(yòng)合金材料來(lái)制作。金屬材料給人(rén)高(gāo)端、堅固、耐用(yòng)的(de)品質感，而傳統的(de)塑料外殼産品在消費者心中逐漸被貼上“廉價”和(hé)“低品質”的(de)标簽。

對(duì)于消費類産品而言，常用(yòng)的(de)合金材料由鋁合金、鋅合金和(hé)鎂合金。钛合金由于其生物(wù)相融性好，常用(yòng)在醫療領域。方工就來(lái)扒一扒這(zhè)幾種合金材料的(de)特性，做(zuò)個(gè)對(duì)比。

因此，歸納性的(de)總結放在前面，見以下(xià)性能對(duì)比表。

這(zhè)四種合金，钛合金最硬，強度也(yě)最好。硬度方面，钛合金要遠(yuǎn)硬與其他(tā)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。

強度和(hé)硬度對(duì)比

但産品結構設計而言，還(hái)需要考慮重量，如果将比重考慮進度，鋅合金由于密度最大(dà)，比強度反而最小了(le)。钛合金和(hé)鎂合金比強度高(gāo)，但钛合金價格昂貴，加工性不好，因此在要綜合考慮重量和(hé)強度的(de)結構件種，多(duō)采用(yòng)鎂合金。

鋁合金

材料成分(fēn)直接找度娘，這(zhè)裏不費篇幅羅列。鋁合金的(de)密度爲2.63～2.85g/cm，有較高(gāo)的(de)強度(σb爲110～270MPa)，比強度接近高(gāo)合金鋼，比剛度超過鋼，有良好的(de)鑄造性能和(hé)塑性加工性能，良好的(de)導電、導熱(rè)性能，良好的(de)耐蝕性和(hé)可(kě)焊性。

壓鑄鋁合金的(de)流動性比較好，熔點爲熔點660℃。

鋁合金在産品結構設計中的(de)工藝應用(yòng)形式也(yě)最豐富，常用(yòng)加工工藝有：壓鑄、擠出成型、機加工、沖壓、鍛造。建築門窗(chuāng)大(dà)量應用(yòng)鋁合金型材，機械設備也(yě)常用(yòng)鋁型材搭建框架。電子産品和(hé)生活快(kuài)消品的(de)外殼也(yě)不乏鋁合金，這(zhè)類産品外觀要求較高(gāo)，比較常見的(de)工藝是擠出，機加工，沖壓等。

快(kuài)消品的(de)外殼比較少用(yòng)壓鑄鋁，因爲壓鑄鋁合金含有較高(gāo)成分(fēn)的(de)Si，所以在做(zuò)Anodizing（陽極氧化(huà)）時(shí)，直接與藥液産生反應，氧化(huà)後表面效果比較差。鋁鑄件常用(yòng)于内部結構件和(hé)對(duì)外觀要求不高(gāo)的(de)零件，摩托車的(de)發動機外殼需要複雜(zá)的(de)結構，要求重量輕同時(shí)也(yě)需要足夠的(de)強度，大(dà)都旋轉鋁合金壓鑄作爲胚料。

鋁鑄發動機外殼

鋁的(de)牌号：

1×××系列爲：純鋁（鋁含量不小于99.00%），該系列牌号的(de)最後兩位數表示爲：最低鋁含量的(de)百分(fēn)點。牌号的(de)第二位的(de)字母表示原始純鋁的(de)改型情況。

2×××～8×××系列牌号的(de)最後兩位數沒有特殊意義，僅用(yòng)來(lái)區(qū)分(fēn)：同一組中不同的(de)鋁合金。牌号的(de)第二位字母表示原始純鋁的(de)改型情況。

2×××系列爲：以銅爲主要合金元素的(de)鋁合金。2011快(kuài)削合金，切削性好強度也(yě)高(gāo)。2018 2218 鍛造用(yòng)合金，鍛造性良好且高(gāo)溫強度較高(gāo)。

3×××系列爲：以錳爲主要合金元素的(de)鋁合金。3105 3105建材、彩色鋁闆、瓶蓋。

4×××系列爲：以矽爲主要合金元素的(de)鋁合金。4032耐熱(rè)性、耐摩秏性良好，熱(rè)膨脹系數小。活塞、汽缸頭。

5×××系列爲：以鎂爲主要合金元素的(de)鋁合金。5052爲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×××系列爲：以鎂爲主要合金元素并以Mg2Si相爲強化(huà)相的(de)鋁合金。6063代表性的(de)擠出用(yòng)合金，強度比6061低，擠出性良好，可(kě)作複雜(zá)的(de)斷面形狀之形材，耐蝕性及表面處理(lǐ)性均佳建築、公路護欄、高(gāo)欄、車輛、家具、家電制品、裝飾品。

7×××系列爲：以鋅爲主要合金元素的(de)鋁合金。7075鋁合金中具有最高(gāo)強度的(de)合金之一，但耐蝕性不佳，與7072之覆蓋皮材可(kě)改善其耐蝕性，但成本提高(gāo)。航空器、滑雪(xuě)杖。

8×××系列爲：以其他(tā)元素爲主要合金元素的(de)鋁合金

9×××系列爲：備用(yòng)合金組

抗拉強度大(dà)于480MPa的(de)鋁合金稱爲高(gāo)強度鋁合金，主要是以Al-Cu-Mg和(hé)Al-Zn-Mg-Cu爲基的(de)合金，即2XXX（硬鋁合金類）和(hé)7XXX（超硬鋁合金類）系合金。前者的(de)靜強度略低于後者，但使用(yòng)溫度卻比後者高(gāo)。由于合金的(de)化(huà)學成分(fēn)、熔煉和(hé)凝固方式、加工工藝及熱(rè)處理(lǐ)制度不同，合金的(de)性能差異很大(dà)。

鋅合金

鋅合金熔點低，流動性好，易熔焊。按制造工藝可(kě)分(fēn)爲鑄造鋅合金和(hé)變形鋅合金。鑄造鋅合金流動性和(hé)耐腐蝕性較好，适用(yòng)于壓鑄儀表，汽車零件外殼等。變形鋅合金有很好的(de)可(kě)塑性和(hé)延展性，主要用(yòng)作電池外殼、印刷闆、屋面闆和(hé)日用(yòng)五金等。鑄造合金的(de)産量遠(yuǎn)大(dà)于變形合金，對(duì)于快(kuài)消品的(de)結構件，很少用(yòng)到變形合金。因此下(xià)文就僅針對(duì)壓鑄鋅合金了(le)。

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

鋅合金比重大(dà)，是本文所述的(de)四種合金中比重最大(dà)的(de)，流動性也(yě)是最好的(de)，有很好的(de)鑄造性能，可(kě)以壓鑄形狀複雜(zá)、薄壁的(de)精密件，鑄件表面光(guāng)滑。我設計的(de)産品中，鋅合金壓鑄件最薄壁厚僅0.4mm。

常溫下(xià),鋅合金的(de)強度好。需要注意的(de)是，鋅合金不宜在高(gāo)溫和(hé)低溫（0℃以下(xià)）的(de)工作環境下(xià)使用(yòng)，鋅合金在常溫下(xià)有較好的(de)機械性能。但在高(gāo)溫下(xià)抗拉強度和(hé)低溫下(xià)沖擊性能都顯著下(xià)降。鋅合金抗蝕性差，當合金成分(fēn)中雜(zá)質元素鉛、镉、錫超過标準時(shí)，導緻鑄件老化(huà)而發生變形。鋅合金壓鑄件存在時(shí)效作用(yòng)，有老化(huà)現象，即長(cháng)時(shí)間後強度自然降低，變的(de)易脆。這(zhè)就是爲什(shén)麽很多(duō)人(rén)吐槽，更換鋅合金水(shuǐ)龍頭時(shí)往往會發生脆斷，導緻水(shuǐ)龍頭螺紋部分(fēn)殘留在水(shuǐ)管裏無法弄出來(lái)。因此，方工還(hái)是建議(yì)大(dà)家裝修時(shí)盡量選擇銅質的(de)水(shuǐ)龍頭，不要選鋅合金的(de)。

目前國際上用(yòng)作鑄件的(de)标準系列有兩大(dà)類，—類是ZAMAK合金、一類是ZA系列合金。使用(yòng)的(de)ZAMAK合金有ZAMAK 2、ZAMAK 3、ZAMAK5及ZAMAK 7。(爲簡 便起見、統稱上述合金爲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(yòng)于熱(rè)室壓鑄，ZA-12及ZA-27因有特殊熔化(huà)要求，隻能用(yòng)于冷(lěng)室壓鑄。ZA-35一般用(yòng)于重力鑄件。而ZAMAK合金發展要先于ZA系列合金、主要用(yòng)于壓力鑄造。應用(yòng)最廣泛的(de)是3号鋅合金。

ZAMAK 2: 用(yòng)于對(duì)機械性能有特殊要求、對(duì)硬度要求高(gāo)、耐磨性好、尺寸精度要求一般的(de)機械零件。

ZAMAK 3: 良好的(de)流動性和(hé)機械性能。應用(yòng)于對(duì)機械強度要求不高(gāo)的(de)鑄件，如玩具、燈具、裝飾品、部分(fēn)電器件。

ZAMAK 5: 良好的(de)流動性和(hé)好的(de)機械性能。應用(yòng)于對(duì)機械強度有一定要求的(de)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(de)沖擊強度和(hé)尺寸穩定性，但流動性較差。應用(yòng)于壓鑄尺寸小、精度和(hé)機械強度要求很高(gāo)的(de)工件，如電器件。

Superloy: 流動性最佳，應用(yòng)于壓鑄薄壁、大(dà)尺寸、精度高(gāo)、形狀複雜(zá)的(de)工件，如電器元件及其盒體。

鎂合金

鎂合金是以鎂爲基礎加入其他(tā)元素組成的(de)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(yòng)最廣的(de)是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和(hé)鎂鋅合金。鎂合金因其優良的(de)鑄造、擠壓、切削和(hé)彎曲加工等性能，可(kě)以廣泛地應用(yòng)于汽車、電子、紡織、建築和(hé)軍事領域。

鎂合金的(de)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(kě)達250MPa，最高(gāo)可(kě)達600多(duō)MPa。

鎂合金密度小（1.8g/cm3左右），強度高(gāo)。鎂合金是最輕的(de)金屬結構材料，比重隻有1.8，分(fēn)别爲鋁的(de)2/3和(hé)鐵的(de)1/4，其比強度高(gāo)達133，這(zhè)使得(de)鎂合金可(kě)用(yòng)作高(gāo)強度材料。高(gāo)強度鎂合金的(de)比強度甚至可(kě)以和(hé)钛相媲美(měi)。

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

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

鎂合金的(de)散熱(rè)相對(duì)與合金來(lái)說有絕對(duì)的(de)優勢，對(duì)于相同體積與形狀的(de)鎂合金與鋁合金材料的(de)散熱(rè)器，某熱(rè)源生産的(de)熱(rè)量（溫度）鎂合金比鋁合金更容易由散熱(rè)片根部傳遞到頂部的(de)速度，頂部更容易達到高(gāo)溫。

但鎂合金線膨脹系數很大(dà)，達到25～26 μm/m℃，而鋁合金則爲23 μm/m℃，黃(huáng)銅約20 μm/m℃，結構鋼12 μm/m℃，鑄鐵約10μm/m℃，岩石（花崗岩、大(dà)理(lǐ)石等）僅爲5～9 μm/m℃，玻璃5～11 μm/m℃。應用(yòng)在熱(rè)源處時(shí)一定要考慮溫度對(duì)結構尺寸的(de)影(yǐng)響。

鎂合金的(de)應用(yòng)舉例：一般中高(gāo)端及專業數碼單反相機都采取鎂合金做(zuò)骨架，使其堅固耐用(yòng)，手感好；手機電話(huà)，筆記本電腦(nǎo)的(de)殼體；在内部産生高(gāo)溫的(de)電腦(nǎo)和(hé)投影(yǐng)儀等的(de)外殼和(hé)散熱(rè)部件上使用(yòng)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(fēn)配支架等要求重量輕而強度大(dà)的(de)結構件。

按成型方法分(fēn)爲變形鎂合金和(hé)鑄造鎂合金兩類。

鎂合金牌号以英文字母+數字+英文字母的(de)形式表示。前面的(de)英文字母是其最主要的(de)合金組成元素代号（元素代号如下(xià)表規定），其後的(de)數字表示其最主要的(de)合金組成元素上下(xià)極限值的(de)平均值。最後面的(de)英文字母爲标識代号，用(yòng)以标識各具體組成元素相異或元素含量有微小差别的(de)不同合金。

鎂合金常用(yòng)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(de)是多(duō)種用(yòng)钛與其他(tā)金屬制成的(de)合金金屬，強度高(gāo)、耐蝕性好、耐熱(rè)性高(gāo)。钛合金廣泛應用(yòng)于制作飛(fēi)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(yě)應用(yòng)在火箭、導彈和(hé)高(gāo)速飛(fēi)機的(de)結構件。

钛是同素異構體，熔點爲1668℃，在低于882℃時(shí)呈密排六方晶格結構，稱爲α钛；在882℃以上呈體心立方晶格結構，稱爲β钛。利用(yòng)钛的(de)上述兩種結構的(de)不同特點，添加适當的(de)合金元素而得(de)到不同組織的(de)钛合金。室溫下(xià)，钛合金有三種基體組織，钛合金也(yě)就分(fēn)爲以下(xià)三類：α合金,(α+β)合金和(hé)β合金。我國分(fēn)别以TA、TC、TB表示。

钛合金的(de)密度一般在4.51g/cm3左右，僅爲鋼的(de)60%，一些高(gāo)強度钛合金超過了(le)許多(duō)合金結構剛的(de)強度，因此钛合金的(de)比強度(強度/密度)遠(yuǎn)大(dà)于其他(tā)金屬結構材料，可(kě)制出單位強度高(gāo)、剛性好、質輕的(de)零部件。

钛無毒、質輕、強度高(gāo)且具有優良的(de)生物(wù)相容性，是非常理(lǐ)想的(de)醫用(yòng)金屬材料，可(kě)用(yòng)作植入人(rén)體的(de)植入物(wù)等。在美(měi)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(hé)Ti-15Mo，适于作爲植入物(wù)植入人(rén)體，如人(rén)造骨骼，血管支架等。

TiNi合金的(de)生物(wù)相容性很好，利用(yòng)其形狀記憶效應和(hé)超彈性的(de)醫學實例相當多(duō)。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(rén)工關節、避孕器、心髒修補元件、人(rén)造腎髒用(yòng)微型泵等。

钛合金制品可(kě)以通(tōng)過壓鑄和(hé)機械加工方法得(de)到。钛合金熔化(huà)溫度很高(gāo)，對(duì)于模具鋼材要求也(yě)較高(gāo)。钛合金機械加工的(de)方法很多(duō)，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(shí)切削力隻是略高(gāo)于同等硬度的(de)鋼，但大(dà)多(duō)數钛合金熱(rè)導率很低，隻有鋼的(de)1/7，鋁的(de)1/16，因此切削産生的(de)熱(rè)量不會迅速散走，聚集在切削區(qū)域，導緻刀(dāo)具刃口迅速磨損，崩塌和(hé)生成積屑瘤。