关于消费类产品而言，常用的合金质料有铝合金、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。本篇文章就来扒一扒这几种合金质料的特性，做个比照。

这四种合金，钛合金***硬，强度也***高。硬度方面，钛合金要远硬于其他三种合金。就抗拉强度而言，钛合金强于锌合金，其次是镁合金，强度***低的是铝合金。

但就产品结构设计而言，还需要考虑重量，如果将比重考虑进去，锌合金由于密度***大，比强度反而***小。钛合金和镁合金比强度高，但钛合金价格腾贵，加工性能欠好，因此在需要综合考虑重量和强度的结构件中，多接纳镁合金。

镁及镁合金

镁的密度小，易于燃烧，这是由于它的物理、化学性质所决定的。20℃时金属镁的密度是1.738g/cm3，液态金属镁的密度为1.58g/cm3；在标准大气压下，金属镁的熔点是（650±1）℃，沸点为1090℃。在空气中加热时，金属镁在632℃～635℃开始燃烧。因此决定了镁的制备及合金冶炼工艺比较庞大。工业用镁的纯度可抵达99.9%，可是纯镁不可用作结构质料，在纯镁中加入铝、锌、锂、锰、锆和稀土等元素形成的镁合金具有较高的强度，目前使用***广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部分。

镁合金的特性

①质轻。

②强度。镁合金在金属及塑料等工程质料中，具有***的强度/重量比。屈服强度160MPa ，抗拉强度240MPa。

③压铸性。在坚持良好的结构条件下，镁合金允许铸件壁厚***小抵达0.6mm，这是塑料在相同强度下无法抵达的。

④减震性。镁有极好的滞弹吸震性能，可吸收震动和噪音，用作设备机壳可减少噪音通报、预防攻击和避免凹陷损坏。作为LCD或是LED的背板是好的。

⑤刚性。镁的刚性为铝的2倍并比大部分塑胶为高。镁有良好的抗应力阻力。

⑥高电磁滋扰屏障。镁合金有良好的阻隔电磁波功效，适合生产电子产品。

⑦良好的切削性能

⑧镁合金的比热容较小，合金液的冷却速度快。

⑨镁合金和模具钢材的亲和力小，不易粘附模具。

镁合金质料的优点

①重量轻

镁合金比重在所有结构用合金中属于***轻者，它的比重为铝合金的68%，锌合金的27%，钢铁的23%，它除了做3C产品的外壳、内部结构件外，照旧汽车、飞机等零件的***质料。

②比强度、比刚度高

镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当，而远远高于工程塑料，为一般塑料的10倍。

③耐振动性好

在相同载荷下，减振性是铝的100倍，钛合金的300～500倍。

④电磁屏蔽性佳

3Ｃ产品的外壳（手机及电脑）要能够提供优越的抗电磁掩护作用，而镁合金外壳能够完全吸收频率凌驾100db的电磁滋扰。

⑤散热性好

一般金属的热传导性是塑料的数百倍，镁合金的热传导性略低于铝合金及铜合金，远高于钛合金，比热则与水接近，是常用合金中***高者。

⑥质感佳

镁合金的外观及触摸质感***，使产品更具豪华感。

⑦可接纳性好

只要花费相当于新料价格的4%，就可将镁合金制品及废物接纳利用。

⑧稳定的资源提供

镁元素在地壳中的储量居第八位，大部分的镁原料自海水中提炼，所以它的资源稳定、充分。

铝合金

以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。

铝合金密度低，但比强度高，接近或凌驾优质钢，塑性好，可加工成种种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。

铝合金分类

铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能蒙受压力加工，力学性能高于铸态。可加工成种种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。

铝合金加工要领

铝合金按加工要领可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不可通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。

铝合金可以接纳热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐化性能。

铸造铝合金按化学身分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金和铝锌合金。

锌合金

通常用于电镀的锌基合金质料的牌号为ZnAl 4-1, 身分( %): Al 3.5～4. 9 ,Cu 0.75～1.25, Mg 0.03～0.08, 余量为Zn。

①比重大

②铸造性能好，可以压铸形状庞大、薄壁的精密件，铸件外貌平滑

③ 可进行外貌处理：电镀、喷涂、喷漆

④熔化与压铸时不吸铁，不腐化压型，不粘模

⑤有很好的常温机械性能和耐磨性

⑥ 熔点低，在385℃熔化，容易压铸成型

使用历程中注意的问题

①抗蚀性差。

当合金身分中杂质元素铅、镉、锡凌驾标准时，导致铸件老化而爆发变形。

②时效作用

锌合金的组织主要由含Al和Cu的富锌固溶体和含Zn的富Al固溶体所组成，它们的溶解度随温度的下降而降低。但由于压铸件的凝固速度极快，因此到室温时，固溶体的溶解度是大大地饱和了。经过一准时间之后，这种过饱和现象会逐渐解除，而使铸件的形状和尺寸略起变革。

③锌合金压铸件不宜在高温和低温（0℃以下）的事情情况下使用。

钛合金

钛合金是以钛为基加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛，882℃以上为体心立方的β钛。

合金元素凭据它们对相变温度的影响可分为三类：

①稳定α相、提高相转变温度的元素为α稳定元素,有铝、碳、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果。

②稳定β相、降低相变温度的元素为β稳定元素，又可分同晶型和共析型二种。前者有钼、铌、钒等；后者有铬、锰、铜、铁、硅等。

③对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。

钛合金的特性

钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，***纯的碘化钛杂质含量不凌驾0.1%，但其强度低、塑性高。

①强度高

钛合金的密度一般在4.51g/立方厘米左右，仅为钢的60%，纯钛的密度才接近普通钢的密度，一些高强度钛合金凌驾了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构质料，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。

②热强度高

使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能坚持所要求的强度,可在450～500℃的温度下恒久事情这两类钛合金在150℃～500℃规模内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的事情温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。

③抗蚀性好

钛合金在湿润的大气和海水介质中事情，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐化的对抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐化能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。

④低温性能好

钛合金在低温和超低温下，仍能坚持其力学性能。低温性能好，间隙元素极低的钛合金，如TA7，在-253℃下还能坚持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构质料。

⑤化学活性大

钛的化学活性大，与大气中O、N、钛合金制品、CO、CO2、水蒸气、氨气等爆发强烈的化学反应。含碳量大于0.2%时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而爆发的硬脆表层深度可达0.1～0.15 mm，硬化水平为20%～30%。钛的化学亲和性也大，易与摩擦外貌爆发粘附现象。

⑥导热弹性小

钛的导热系数λ=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而种种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%。钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工外貌的回弹量很大，约为不锈钢的2～3倍，造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。

来源：轻合金国家工程研究中心应用基地、网络整理

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