隨著人們生（shēng）活品（pǐn）質的提高，對產（chǎn）品審美和品質的要求也在不斷（duàn）提升。越（yuè）來越多的消費類產品采用合金材料來製作。金屬材料給人高端、堅固、耐用的品質感，而傳（chuán）統的塑料外殼產品在消費者心中逐漸被貼上“廉價（jià）”和（hé）“低品質”的標簽（qiān）。

對於消費類產品而言，常（cháng）用的合金材料由（yóu）鋁合金、鋅合金和鎂合金。鈦合金（jīn）由於（yú）其生物相融性好，常用在醫療領（lǐng）域。方工就來扒一（yī）扒這幾種合金材（cái）料的特（tè）性，做個對比。

因此，歸（guī）納性的總結放在前麵，見以下性能對比表。

這四種合金，鈦合金最（zuì）硬，強度也最好。硬度（dù）方麵，鈦（tài）合金（jīn）要遠硬與（yǔ）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。

強度和硬（yìng）度對比

但產品結構設計而（ér）言，還（hái）需要（yào）考（kǎo）慮重量，如果將比重考慮進度，鋅合金由於密度最大，比強度（dù）反而最小（xiǎo）了（le）。鈦合金和鎂合金比強度高，但鈦合金（jīn）價格昂貴，加工性不好，因此在要綜合考慮重量和強度（dù）的結構件種，多采用鎂合金。

鋁合金

材料成（chéng）分直接找（zhǎo）度娘，這裏不費篇（piān）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（bǐ）強度接近高合金鋼，比剛度超過鋼，有良好（hǎo）的鑄造性能和塑性加工性能，良好的導電、導熱性能，良（liáng）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（yì）應（yīng）用形式也最豐富，常用（yòng）加工工藝有：壓鑄、擠出成型、機加工、衝壓、鍛（duàn）造。建（jiàn）築門窗大量應用鋁（lǚ）合金型材，機械設備也常用鋁（lǚ）型材搭建框架。電子產品和生活快消品的外殼也不（bú）乏鋁合金，這類產品外觀要求較高，比較常見的工（gōng）藝是擠出，機加工，衝壓等（děng）。

快消品的外殼（ké）比較少用壓鑄鋁（lǚ），因為壓鑄鋁合金含有較高成分的Si，所（suǒ）以在做Anodizing（陽極氧化）時，直接與藥液產生反應，氧化（huà）後表麵效果比較差。鋁鑄件常用於內部結構件和對外觀（guān）要求不高的零件，摩托車的發動機外殼需要（yào）複（fù）雜的結構，要求重量輕同時也需要足（zú）夠的強度，大（dà）都旋轉鋁合金壓（yā）鑄作為（wéi）胚料。

鋁鑄發動機外殼

鋁的牌號：

1×××係列為：純鋁（lǚ）（鋁（lǚ）含量不小（xiǎo）於99.00%），該（gāi）係列牌號的最（zuì）後兩位（wèi）數表示為：最低鋁含量的百分點。牌號的第（dì）二位的字母表示（shì）原始純鋁的改型情況。

2×××～8×××係列牌號的最（zuì）後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（èr）位字（zì）母表示原始純鋁的改型情況。

2×××係列為：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（hé）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。3105 3105建材、彩色鋁板、瓶（píng）蓋。

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

5×××係列為：以鎂為主要合金（jīn）元素的鋁合金。5052為中程度強度之最具代表性合金，一般鈑（bǎn）金、船（chuán）舶、車輛、建築（zhù）、瓶（píng）蓋、蜂巢板。

6×××係列為：以鎂為主要合金元素並以Mg2Si相為強化相的鋁合金。6063代表性的擠出用合金，強度比（bǐ）6061低，擠出性良好，可作複雜的斷麵形狀之形材（cái），耐蝕性及表（biǎo）麵處理性均佳建築、公路護欄、高欄、車輛、家具、家電製品、裝飾品。

7×××係列為：以鋅為主要合金元素的鋁（lǚ）合（hé）金（jīn）。7075鋁合（hé）金（jīn）中具有（yǒu）最高強度的合金之一，但耐蝕性不佳，與7072之覆蓋皮（pí）材可改善其耐蝕性，但成本（běn）提高。航空器、滑雪杖。

8×××係列為：以其他元素為（wéi）主要合金元素的鋁合金（jīn）

9×××係列為：備用合金組

抗拉強度大於480MPa的鋁合金稱為高強度鋁合（hé）金，主要（yào）是以Al-Cu-Mg和Al-Zn-Mg-Cu為基的合金，即2XXX（硬鋁合金類（lèi））和7XXX（超硬鋁合金（jīn）類）係合金。前者的靜強（qiáng）度略低於後者，但使用溫度卻比後者高。由於合金的化學成分、熔煉和凝固方式、加工工藝及熱處理製度不同，合金的性能差異很大。

鋅合金

鋅合金熔點低，流動性好，易熔焊。按製（zhì）造工藝可分為鑄造鋅合（hé）金和變形鋅合金。鑄造鋅合金（jīn）流動性和耐腐蝕性較（jiào）好，適用於壓鑄儀表，汽車零件外殼等。變形鋅合金有很好（hǎo）的可塑性和延展性，主要用作電池外殼、印刷板、屋麵板和日用五金等。鑄造合金的產量遠大於變形合金，對於快消品的結構件（jiàn），很少用到變形合金。因此下文就僅針對壓鑄鋅（xīn）合金了。

鋅合金密度為6.3~6.7g/cm，抗拉（lā）強（qiáng）度（dù）σb為280~440MPa，熔點（diǎn）低，在385℃熔化，容易壓（yā）鑄成型。

鋅合金比重（chóng）大（dà），是本文所述的四種合（hé）金中比重最大的，流動性也是最好的，有很好的鑄造性能（néng），可以壓鑄形狀（zhuàng）複雜、薄壁的精密件，鑄（zhù）件表麵光（guāng）滑。我設計的產（chǎn）品中，鋅合金壓鑄件最薄壁厚（hòu）僅0.4mm。

常溫下,鋅合金的強（qiáng）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（xīn）合金在（zài）常（cháng）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下降。鋅合金抗蝕性（xìng）差，當（dāng）合金成分中雜質元素鉛、鎘、錫超過標準時，導致鑄（zhù）件老化（huà）而發生變形。鋅（xīn）合金壓鑄件存在時效作用（yòng），有老化現（xiàn）象，即長時間後強度自然降低（dī），變的易脆。這（zhè）就是為（wéi）什（shí）麽很多人吐槽（cáo），更換鋅（xīn）合金水龍頭時往往會（huì）發生脆斷，導致水龍頭螺紋部分殘留在水管裏無法弄出來。因此，方工還是建議大家裝修時盡量選（xuǎn）擇銅質的（de）水龍頭，不（bú）要（yào）選鋅合金的。

目前國際（jì）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（yòng）的ZAMAK合金有ZAMAK 2、ZAMAK 3、ZAMAK5及ZAMAK 7。(為（wéi）簡 便起見、統稱（chēng）上述合金為2號、3號、5號及7號合金)。ZA係列有（yǒu）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（yòng）於冷室壓鑄（zhù）。ZA-35一般用於重力鑄件。而ZAMAK合金發展要先於ZA係列合金、主要用於壓力鑄造。應用最廣泛的是3號鋅合金。

ZAMAK 2: 用於對（duì）機械性（xìng）能有特殊要（yào）求、對硬度要求高、耐（nài）磨性好（hǎo）、尺寸精度要求一般的機械零件。

ZAMAK 3: 良（liáng）好的流動性和機械性（xìng）能（néng）。應用於對機（jī）械（xiè）強度（dù）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。應用於對機械強度有一（yī）定要求的鑄件，如汽車配件、機電配件（jiàn）、機械零件、電器元件。

ZA8: 具有良好的（de）衝擊強度和尺寸穩定性，但（dàn）流動性較差。應用於壓（yā）鑄尺寸小、精度和機械強度要求很（hěn）高的工（gōng）件，如電器件（jiàn）。

Superloy: 流動性最佳，應用於壓鑄薄（báo）壁、大尺寸、精度高、形狀複雜（zá）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（zhǔ）要合金元素有鋁、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（cì）是鎂錳合（hé）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，可以廣泛地應用於汽車、電子、紡織、建築和軍（jun1）事（shì）領域。

鎂合金的熔（róng）點（diǎn）是650℃，熔點比鋁合金熔點（diǎn）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，最高可達600多MPa。

鎂（měi）合金密（mì）度小（1.8g/cm3左右），強度高。鎂合金是最（zuì）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（gāo）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（mó）量大，消震性好，在彈性範圍（wéi）內，鎂合金受到衝擊載荷（hé）時，吸收的（de）能量比鋁合（hé）金（jīn）件大一半，所以鎂合金具（jù）有良好（hǎo）的抗震減噪性能。

鎂（měi）合金具有良好的壓鑄成型性能，壓鑄件壁厚（hòu）最小可達（dá）0.5mm, 適應製造汽車（chē）各類壓鑄件。鎂合金件穩定性（xìng）較高，壓鑄件的鑄造性加工（gōng）尺寸精度高（gāo），可進行高精度機械加工。

鎂合金的散熱相對與合金來說有絕對的優勢，對於相同體積（jī）與形狀的鎂合金與鋁合金材料的散熱器（qì），某熱（rè）源生產的熱（rè）量（溫度（dù））鎂合金比鋁合金更（gèng）容易由散熱片根部傳遞到頂部的速度（dù），頂部更容易達到高溫。

但鎂合金線膨脹係（xì）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（gāng）12 μm/m℃，鑄鐵約10μm/m℃，岩石（shí）（花崗岩、大（dà）理石等）僅為5～9 μm/m℃，玻璃5～11 μm/m℃。應（yīng）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（jǔ）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（diàn）話，筆記本（běn）電腦的殼體；在內部產生高溫（wēn）的電（diàn）腦和投影儀等的外殼和散熱（rè）部件上使（shǐ）用鎂合金；汽車方向盤、轉向支（zhī）架、刹車支架（jià）、座椅框（kuàng）架、車鏡支架、分（fèn）配（pèi）支架等要求（qiú）重量輕而強度大的（de）結構件（jiàn）。

按成型方法分為變（biàn）形鎂合金和鑄造鎂（měi）合金兩類。

鎂合（hé）金（jīn）牌號以英文字母+數字+英文字母的形式表示。前麵的英文字母是其最主要的合金組成元（yuán）素（sù）代號（元素代號如下表規定），其後的數字表示其最主要的合（hé）金組成元素上下極限值的平均值。最後麵的英文字母為標識代號，用以標識各具體組成元素相（xiàng）異或元素含量有微小差別的不同合金（jīn）。

鎂合（hé）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（hé）金

鈦（tài）合金指的是多種用鈦與其他金屬製成（chéng）的合金金屬，強度高、耐蝕性好、耐熱性高。鈦合金廣泛應用於製作飛機發（fā）動機壓氣機部件、骨（gǔ）架（jià）、蒙皮、緊固（gù）件及起落架等。鈦合金也應用在火箭、導彈和高（gāo）速飛（fēi）機（jī）的結構件。

鈦是同（tóng）素異（yì）構體，熔點為1668℃，在低於（yú）882℃時呈密排六方晶格（gé）結構，稱為α鈦；在882℃以（yǐ）上呈體心立方晶格結構，稱（chēng）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（sù）而得到不同組（zǔ）織的鈦合金。室（shì）溫下，鈦合金有三（sān）種基體（tǐ）組織，鈦合金也就分為以下三（sān）類：α合金,(α+β)合金（jīn）和β合金。我國分別以TA、TC、TB表示。

鈦合金的密度（dù）一般在4.51g/cm3左右（yòu），僅為鋼的（de）60%，一（yī）些高強度鈦合金超過了許多合（hé）金結構剛的強度，因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大於其他金（jīn）屬結構材料，可製出單位強度高、剛（gāng）性好、質輕的零部件。

鈦無毒、質輕、強（qiáng）度高且具有優良（liáng）的生物相容性（xìng），是非常理想的醫用（yòng）金屬材料，可用作植入人（rén）體的植（zhí）入物等。在美（měi）國，已有5種β鈦合金被推薦至醫學領域，即（jí）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（zhí）入人體，如人造骨骼，血管支架等。

TiNi合金（jīn）的生（shēng）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（xuè）管支架、接骨板、髓內（nèi）針、人工關節、避孕器、心髒修補元件、人（rén）造腎（shèn）髒用（yòng）微型（xíng）泵（bèng）等。

鈦合金製品可以（yǐ）通過壓鑄和機（jī）械加工方法得到。鈦合金熔化溫度很高，對於模（mó）具鋼材要求也較高。鈦（tài）合（hé）金（jīn）機械加工的方法很多（duō），主要包括：車削、銑削、鏜孔、鑽削、磨（mó）削、攻絲、鋸（jù）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隻是略（luè）高於同等硬度的鋼，但大多（duō）數鈦合金熱導率很低，隻有鋼的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（dāo）具（jù）刃口迅速磨（mó）損，崩塌和生成積屑瘤。