隨著人們生活品質的提高，對產品審美和品質的要求也（yě）在不（bú）斷提升（shēng）。越來越多的消費（fèi）類產品（pǐn）采用（yòng）合金材料（liào）來製作。金屬材料給人高端、堅固、耐用（yòng）的品質感，而傳統的塑料外殼產品在消費（fèi）者心中逐漸被貼（tiē）上（shàng）“廉價”和“低品質”的標簽。

對（duì）於消費類產品而言，常用的合金材料由鋁合金、鋅合金和鎂合金。鈦合金由於其生物（wù）相融性好，常用在醫療領域。方（fāng）工就來扒一扒這幾種合金材料的特性，做（zuò）個對（duì）比。

因（yīn）此，歸納性的總結放在前麵，見（jiàn）以下性能（néng）對比表。

這四種合金（jīn），鈦合金最硬，強度也最好。硬度方麵（miàn），鈦合金要遠硬與其（qí）他三（sān）種合金。就抗拉強（qiáng）度而言，鈦合金強與鋅合金，其次是鎂合金。

強度和硬度對比

但產品結構設計而言，還（hái）需要考慮重量，如果將比重考慮（lǜ）進度，鋅合金由於密度（dù）最大，比強（qiáng）度反而最小了。鈦合金和鎂合金比強（qiáng）度高，但鈦（tài）合金價格昂貴（guì），加工性不好，因此在要綜合考慮重量（liàng）和強度的結（jié）構件種，多采（cǎi）用（yòng）鎂合金。

鋁合金

材料成分直接找度娘，這裏不費篇幅羅列。鋁合（hé）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（jīn）鋼（gāng），比剛度超過鋼，有良好的鑄造性（xìng）能和塑（sù）性加工性能，良好的導（dǎo）電、導熱性能，良好的耐蝕性和可焊性。

壓鑄鋁（lǚ）合金（jīn）的（de）流動性比較好，熔點為（wéi）熔點660℃。

鋁合金在（zài）產品結構設計中的工（gōng）藝應用形式也（yě）最（zuì）豐（fēng）富，常用加（jiā）工工藝有：壓鑄、擠出成（chéng）型、機加工、衝壓、鍛造。建築門窗大量應用鋁合金型材，機械設備也常用鋁（lǚ）型材搭建框架。電子（zǐ）產品和生活快消品的外殼也不乏鋁合金，這類產品外觀（guān）要求較高（gāo），比較（jiào）常見的工藝是擠出，機加工，衝（chōng）壓等。

快消品的外殼（ké）比較少用壓鑄鋁，因為壓鑄（zhù）鋁（lǚ）合金（jīn）含有較高成分的Si，所以在做Anodizing（陽（yáng）極氧化）時，直接（jiē）與藥液產生反（fǎn）應，氧化後表麵效果比（bǐ）較差。鋁鑄（zhù）件常用於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複雜的結構，要（yào）求重量輕同（tóng）時也需要足夠的強度（dù），大（dà）都旋轉鋁合金壓鑄作為胚料。

鋁鑄（zhù）發動機（jī）外（wài）殼

鋁（lǚ）的（de）牌號：

1×××係（xì）列為：純鋁（鋁含（hán）量不小於99.00%），該係（xì）列牌號的（de）最後兩位數表示為：最低鋁含（hán）量（liàng）的百分點。牌號的第二位的字母表示原始純鋁的改（gǎi）型情況。

2×××～8×××係列牌號的最後兩位數沒有特殊意義，僅用來區（qū）分：同（tóng）一組中不同的鋁合金。牌號的第（dì）二位字母表示原始純鋁的改型情況。

2×××係列（liè）為：以銅為主要（yào）合金元（yuán）素的鋁合（hé）金。2011快削（xuē）合金，切削性好（hǎo）強度也高。2018 2218 鍛造（zào）用合金，鍛造性良好且高溫強度較高。

3×××係列為：以錳為主要合金元素的鋁合金（jīn）。3105 3105建材、彩色鋁板、瓶蓋。

4×××係列為：以（yǐ）矽為主要合金元素的（de）鋁合金。4032耐熱性、耐摩秏性良好（hǎo），熱膨脹係數小。活塞、汽缸頭。

5×××係列為：以鎂為主要合（hé）金元素的鋁合金。5052為中程度強度之最具代表性合（hé）金，一般鈑金、船舶、車輛、建築（zhù）、瓶蓋、蜂巢板。

6×××係（xì）列為：以鎂為主要合金元素（sù）並以Mg2Si相為強化相的鋁合金。6063代表性（xìng）的擠出用合（hé）金，強度比6061低，擠出（chū）性良好，可作複雜的斷麵形狀之形（xíng）材，耐蝕性及表麵處理性均佳建築、公路（lù）護欄、高欄、車輛、家具（jù）、家電製品（pǐn）、裝飾品。

7×××係列為：以鋅為主要（yào）合（hé）金元素的鋁合（hé）金。7075鋁合金中具有最高強度的合金之一，但耐（nài）蝕（shí）性不佳，與7072之覆蓋皮（pí）材可改善其耐蝕性，但成本提高。航空器、滑（huá）雪杖。

8×××係（xì）列為：以其他元素為主要合金元素的鋁合金

9×××係列（liè）為：備用合（hé）金組

抗拉強度大（dà）於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（jī）的合金，即2XXX（硬鋁合金（jīn）類）和7XXX（超硬（yìng）鋁合金類）係合金。前者的靜強度（dù）略低於後者，但使用溫度卻（què）比（bǐ）後者高。由於合金的化學成分、熔煉和凝固方（fāng）式、加（jiā）工工藝及熱處理製度不同，合金的（de）性能差異很（hěn）大。

鋅合金

鋅合金熔點低，流動性好，易熔焊。按製造工藝可分為鑄造鋅合金（jīn）和變形鋅合金。鑄造鋅合（hé）金流動性和耐腐蝕（shí）性較（jiào）好，適用於壓鑄儀表（biǎo），汽車（chē）零件外殼等。變形鋅合金有很好的可塑性和延展性（xìng），主要用作電池外殼、印刷板、屋麵板和日用五金（jīn）等。鑄（zhù）造合金的產（chǎn）量遠大於變形合（hé）金，對於快消品的結構件，很少用到變形（xíng）合金。因此下文就（jiù）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（yì）壓鑄成型（xíng）。

鋅合金比重大，是本文（wén）所述的四種合金（jīn）中比重最大的（de），流動性也是（shì）最好的，有很好的鑄（zhù）造（zào）性能，可以（yǐ）壓鑄形狀複雜、薄壁的精密（mì）件，鑄件表麵光滑。我設計（jì）的產品中，鋅合金壓（yā）鑄件最薄壁（bì）厚僅（jǐn）0.4mm。

常溫下,鋅（xīn）合金的強度（dù）好。需要注意的是，鋅（xīn）合金（jīn）不宜在高溫和低（dī）溫（0℃以下）的工作環境下使用（yòng），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衝擊性能都顯著（zhe）下降。鋅合金抗蝕性（xìng）差，當合金成分中（zhōng）雜質（zhì）元素鉛、鎘、錫（xī）超過標準時，導致（zhì）鑄件老（lǎo）化而發生變（biàn）形。鋅合金壓鑄件存在時效作用，有老（lǎo）化現象，即長時間後強度自然降低，變的易脆（cuì）。這就是為什麽很多人吐槽，更換鋅合金水龍（lóng）頭時往往會發生脆斷，導致水（shuǐ）龍頭螺紋部分殘留在水管裏無法弄（nòng）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。

目前國際上用作鑄件的標準係列有兩大類，—類是ZAMAK合金、一類是ZA係列合金。使用的ZAMAK合金有ZAMAK 2、ZAMAK 3、ZAMAK5及ZAMAK 7。(為簡（jiǎn） 便起（qǐ）見、統稱上述（shù）合金（jīn）為2號、3號、5號及（jí）7號合金)。ZA係列有ZA-8、ZA-12、ZA-27及ZA-35。ZA-8主 要用於熱室壓鑄，ZA-12及ZA-27因有特（tè）殊熔化要求，隻能用於（yú）冷室壓鑄。ZA-35一般用於重力鑄件。而ZAMAK合金發展要先於ZA係列合（hé）金、主要用於（yú）壓力鑄造。應用（yòng）最廣泛的是3號鋅合金（jīn）。

ZAMAK 2: 用於（yú）對機械性能有特（tè）殊要求、對硬度要求高（gāo）、耐磨性好、尺寸精度要求一般的機械零件。

ZAMAK 3: 良好的（de）流動性和機械性能。應用於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（yòng）於對機械強度有一定要求的（de）鑄件，如汽車配件（jiàn）、機電配件、機（jī）械零件、電器元件。

ZA8: 具有良好的衝擊強度和尺寸穩定性，但流動性較（jiào）差。應（yīng）用於壓鑄尺寸小、精度和機械強度要（yào）求很高（gāo）的工件，如電（diàn）器件。

Superloy: 流動性最佳，應用於（yú）壓鑄薄壁、大尺寸、精度高、形狀複雜的工件，如電器元件及其盒體。

鎂合金

鎂合金（jīn）是以鎂為基礎加入其他元素組成的合（hé）金。主要（yào）合金元（yuán）素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以（yǐ）及少量（liàng）鋯或鎘等。目前使用最廣的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅合（hé）金。鎂（měi）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（yòng）於汽車、電子、紡織、建築和軍事（shì）領域。

鎂合金的熔點是650℃，熔點（diǎn）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（dá）250MPa，最高可達（dá）600多MPa。

鎂合金密度（dù）小（1.8g/cm3左右），強度高。鎂合（hé）金是最輕的金屬結構材料，比重隻有1.8，分別為鋁的2/3和鐵的1/4，其比強度高達133，這（zhè）使得鎂合金可用作高強度材料。高強度鎂（měi）合金的比強度甚至可以和鈦相媲美。

鎂合金彈性模量大（dà），消震性好，在彈（dàn）性範圍（wéi）內，鎂合（hé）金受（shòu）到衝擊載荷時，吸收的能（néng）量比鋁合金件大一半，所以鎂合金（jīn）具有良（liáng）好的抗震減（jiǎn）噪性能。

鎂合金具有良好（hǎo）的壓鑄成型性能，壓鑄件壁厚最小可達0.5mm, 適應製造汽車（chē）各類壓（yā）鑄件。鎂合金（jīn）件穩定性較高，壓鑄件的鑄造性加工尺寸精（jīng）度高（gāo），可進行（háng）高精度機械（xiè）加工。

鎂合金的散熱相對與合（hé）金來說有絕（jué）對的優（yōu）勢，對於（yú）相同體積與形狀的鎂合（hé）金與鋁合（hé）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（gèng）容易由散熱片根（gēn）部傳遞到頂部的速度，頂部更容易達到高溫。

但鎂合金線膨脹係數很大，達到25～26 μm/m℃，而鋁合金則（zé）為23 μm/m℃，黃銅約20 μm/m℃，結構鋼12 μm/m℃，鑄鐵（tiě）約（yuē）10μm/m℃，岩石（花崗岩（yán）、大理石等（děng））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（duì）結構尺（chǐ）寸的（de）影響。

鎂合金的應用舉例（lì）：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（yòng），手感好（hǎo）；手機電話，筆記本電腦的殼體；在內部（bù）產生高溫的電腦和投（tóu）影儀等的外殼（ké）和散熱部件上（shàng）使用鎂合金；汽車方向盤（pán）、轉向支架、刹車支架、座椅框架（jià）、車（chē）鏡支架、分配支架等（děng）要求重量輕而強度大的結構（gòu）件。

按成型方法分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩（liǎng）類。

鎂合金牌號以英文（wén）字母+數字+英文字母的形式表（biǎo）示。前麵的英文字（zì）母是其最主要的合金組成元素代號（元素代號如下表規定），其後的數字表示（shì）其最主要的合金組成元素上下極限值的平（píng）均值。最後麵的（de）英文字母為標識代號（hào），用以標識各具體組成（chéng）元素相異或元素含量有微小差別的不同合金。

鎂合金（jīn）常用牌（pái）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（tài）合金

鈦合金指的是多種用鈦與其他金屬製（zhì）成的合金金（jīn）屬（shǔ），強度高、耐（nài）蝕性好、耐熱性高。鈦合金廣泛應用於製作（zuò）飛機發動機壓氣機部件、骨架（jià）、蒙皮、緊固件及起落架等。鈦合金也應用在火箭、導（dǎo）彈和高速飛機的（de）結構件。

鈦（tài）是同素異構（gòu）體，熔點為1668℃，在低於882℃時呈密排六方晶格結構，稱為α鈦；在882℃以上呈體心立方（fāng）晶格結構，稱為β鈦。利用鈦的上述（shù）兩種結構的不同特點（diǎn），添加適當的合金元素（sù）而得到不（bú）同組織的鈦（tài）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（jīn）和β合金。我國分（fèn）別以TA、TC、TB表示。

鈦合金的密度一般在（zài）4.51g/cm3左右，僅為（wéi）鋼的60%，一些高強度鈦合金超過了許多合金（jīn）結構剛的強度，因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大（dà）於其他（tā）金屬結構材料（liào），可（kě）製出單位強度（dù）高、剛性好、質輕（qīng）的零部（bù）件。

鈦無毒、質（zhì）輕、強度高且（qiě）具有優良的（de）生物相容性，是（shì）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（měi）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，適於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（xíng）絲（sī）、血管支架、接骨板、髓內針（zhēn）、人（rén）工關節、避孕器（qì）、心髒修（xiū）補元件、人（rén）造腎髒用微型泵等。

鈦合金製品可以（yǐ）通過壓鑄和（hé）機械加工方法得到。鈦合金熔化溫度很（hěn）高，對於（yú）模具鋼材要求也（yě）較高。鈦合（hé）金機（jī）械加工的方法很多，主要包括：車削、銑削、鏜（táng）孔、鑽削、磨削、攻（gōng）絲、鋸（jù）削、電（diàn）火花加工等。

鈦合金機械加工性能同（tóng）樣不佳。鈦合金切削加工時切削力隻是略高於同等硬度的鋼，但大多數鈦合金熱導率很低，隻有鋼的1/7，鋁的1/16，因此（cǐ）切削產生的（de）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。