隨著人們生活品（pǐn）質的提（tí）高，對產品審美和品（pǐn）質的要求（qiú）也在不斷提升。越來越（yuè）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（gǎn），而傳統的塑料外殼產品在消費者心中逐漸被貼上“廉價”和（hé）“低品質”的標簽。

對於消費類產品而言，常用的合金材料由鋁（lǚ）合金、鋅合金和鎂（měi）合金。鈦合金由於其（qí）生物相融性好，常用在醫療領域。方工就來扒一扒（bā）這幾種合金材料的特（tè）性，做個對比。

因此，歸納性的總結放在前麵（miàn），見以下性能對比（bǐ）表。

這四種合金，鈦合金最硬，強度也（yě）最好。硬度方麵，鈦合金要遠硬與其（qí）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。

強度和硬度對比

但產品結構設計而言，還需（xū）要考慮重（chóng）量，如果將比重考慮進度，鋅合金由於密度最大，比強度反而最小了。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（zài）要（yào）綜合考慮重量和強度的結構（gòu）件種（zhǒng），多采用鎂合金。

鋁合金

材料成分直接找度娘，這裏不費篇幅羅列。鋁合金的密度（dù）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（hǎo）的鑄造性能和塑性加工性能，良（liáng）好的（de）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（zài）產品結構（gòu）設計中的工（gōng）藝應（yīng）用形式也最豐富，常用加工工藝有：壓鑄、擠（jǐ）出成（chéng）型、機加（jiā）工、衝壓、鍛造（zào）。建築門窗大量應用鋁合金型材，機械（xiè）設備也常用鋁型材搭建框架。電子產品和（hé）生（shēng）活快消品的外殼也不乏鋁（lǚ）合金，這類產品（pǐn）外觀要求較高，比較常見的工藝是擠出，機加工，衝壓（yā）等。

快消品的外殼比較少用壓鑄鋁，因為壓（yā）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，氧化後表（biǎo）麵（miàn）效果比較差。鋁（lǚ）鑄（zhù）件常用於內部結構件和對（duì）外觀要求不高的零件，摩托車的發動機外（wài）殼需要複雜的結構，要求重量輕（qīng）同時也需要足夠的（de）強度，大都（dōu）旋轉鋁合金壓鑄作為（wéi）胚料。

鋁鑄發動機外殼

鋁的牌號：

1×××係列為：純鋁（鋁含量不小於99.00%），該（gāi）係列（liè）牌號的最後兩位數表示為：最低鋁含量的（de）百分點（diǎn）。牌號的第二位的字母表示原始純鋁的（de）改型情況。

2×××～8×××係列牌號的最後兩位數沒有特殊意義（yì），僅用來區分（fèn）：同（tóng）一組（zǔ）中不同的鋁合金。牌號的第二位字母表示原始（shǐ）純鋁的改型情況。

2×××係列為：以（yǐ）銅為主要合金（jīn）元素的鋁合金。2011快削合（hé）金，切削性好（hǎo）強度（dù）也高。2018 2218 鍛造用合金，鍛造性良好且高溫強度較高。

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

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

5×××係列為：以鎂為主要合金元素的鋁合金。5052為中程度強度之最具代表性（xìng）合金，一般鈑金、船舶、車輛（liàng）、建築、瓶（píng）蓋、蜂（fēng）巢板。

6×××係列為：以（yǐ）鎂為主要（yào）合金元素並以Mg2Si相為（wéi）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（kě）作複雜的斷麵形狀之形材，耐（nài）蝕性及（jí）表麵處理性（xìng）均佳建築、公路護欄、高欄、車（chē）輛、家具、家電（diàn）製品、裝飾品。

7×××係列為：以鋅為主要合（hé）金元素的鋁合金。7075鋁合金中具有最高強度的合金之一，但耐蝕性不佳，與7072之覆蓋皮（pí）材（cái）可改善其耐蝕（shí）性，但成本提高。航空器（qì）、滑雪（xuě）杖。

8×××係列為：以其他元素為主要合金元素的鋁合金

9×××係（xì）列為：備用合金組

抗拉強度（dù）大於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為基的合金，即2XXX（硬鋁合金類）和7XXX（超硬鋁合金類）係合金。前者的靜強（qiáng）度略（luè）低於後者，但使用溫度卻比後者高。由於（yú）合金的化（huà）學成分、熔（róng）煉和凝（níng）固方式、加工工（gōng）藝及熱處理製度不同，合金的性能差異很大。

鋅合金

鋅合（hé）金熔點低，流動性好，易熔（róng）焊。按（àn）製造工藝可（kě）分為鑄造鋅合金和變（biàn）形鋅合（hé）金。鑄造鋅合（hé）金流動性和耐腐蝕性較好，適用於壓鑄儀表，汽車（chē）零件外殼等。變（biàn）形鋅合金有很好的可塑性（xìng）和延（yán）展性，主要用作電池（chí）外殼、印刷板、屋麵板和（hé）日用五金（jīn）等。鑄造合金的（de）產量遠大於變形合金，對於（yú）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（dī），在385℃熔化，容（róng）易壓鑄成型。

鋅（xīn）合金比重大，是本文所述（shù）的四種合金中（zhōng）比重最大（dà）的，流動性也是最好的（de），有很好的鑄造性能，可以壓鑄形狀複雜、薄壁（bì）的精密件，鑄件表麵光滑。我設計的產品中，鋅合金壓鑄件最薄壁厚僅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（zuò）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衝擊性能都（dōu）顯著下降。鋅合金（jīn）抗蝕性差，當合金成分中雜（zá）質元（yuán）素鉛、鎘（gé）、錫超過標準（zhǔn）時，導致鑄件老化而發生（shēng）變形。鋅（xīn）合金壓鑄件存在時效作用，有老化現（xiàn）象，即長（zhǎng）時間後強度自然降低，變的易脆（cuì）。這就（jiù）是為什麽很多人吐槽，更換鋅合金水（shuǐ）龍（lóng）頭時往往會（huì）發生脆（cuì）斷，導致（zhì）水龍頭螺紋部分殘留（liú）在水管裏無法（fǎ）弄出來。因此，方工（gōng）還（hái）是建議大家裝修時盡（jìn）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（lèi）是ZA係列合金。使用（yòng）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係列有ZA-8、ZA-12、ZA-27及ZA-35。ZA-8主（zhǔ） 要（yào）用於熱（rè）室壓鑄，ZA-12及ZA-27因有特殊熔化要（yào）求（qiú），隻能用於冷室壓鑄。ZA-35一般用於重力鑄件。而ZAMAK合金發展要先於ZA係列合金、主要用於壓（yā）力鑄造。應用最廣（guǎng）泛的是（shì）3號鋅合金。

ZAMAK 2: 用於對（duì）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。應用於對機械強度要求不高的鑄件，如（rú）玩具、燈具、裝飾品、部分電器件。

ZAMAK 5: 良好（hǎo）的流動性和好的（de）機械（xiè）性能（néng）。應用於（yú）對機械（xiè）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: 具有良好的衝擊強度和尺寸穩定性，但流動性較差（chà）。應用於壓鑄尺寸小、精度和機械強度要求很高的（de）工件，如（rú）電器件。

Superloy: 流動性最佳，應（yīng）用於壓鑄（zhù）薄壁、大尺寸、精度高、形狀複雜的工件，如電器元件（jiàn）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（shì）、釷以及少量鋯（gào）或鎘等。目前使（shǐ）用最廣的是鎂鋁（lǚ）合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅合金。鎂合金（jīn）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（dù）與鋁（lǚ）合金鑄件相當，一般（bān）可達250MPa，最高可達600多MPa。

鎂（měi）合金密度小（1.8g/cm3左右），強度高。鎂合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，這使得鎂合金可用作高強度材料。高強度鎂合金的比強度（dù）甚至可以（yǐ）和鈦相（xiàng）媲（pì）美。

鎂合金（jīn）彈性模量大，消震性好，在彈性範圍內，鎂（měi）合金受到衝（chōng）擊（jī）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（kàng）震減噪（zào）性能。

鎂合金具有良（liáng）好的壓鑄成型性能（néng），壓鑄件（jiàn）壁厚最（zuì）小可達0.5mm, 適應製造汽（qì）車（chē）各類壓鑄件。鎂合金件穩（wěn）定性較高，壓（yā）鑄件的鑄造（zào）性加工尺寸精度高，可進行高精度機械加（jiā）工。

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

但鎂合金線膨脹係數很大（dà），達到25～26 μm/m℃，而鋁合金則為23 μm/m℃，黃銅約20 μm/m℃，結構（gòu）鋼12 μm/m℃，鑄鐵約10μm/m℃，岩石（花崗岩（yán）、大理石等）僅為5～9 μm/m℃，玻璃（lí）5～11 μm/m℃。應用在熱源處時一定要（yào）考慮溫度對結構尺寸的影響。

鎂合金的應（yīng）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（nài）用，手感好；手機電（diàn）話，筆記本電腦的（de）殼體；在內部產生高溫的（de）電腦（nǎo）和投影儀等的外殼和散熱部件（jiàn）上使用鎂（měi）合金；汽車方向（xiàng）盤、轉向支架、刹車支架、座椅框架、車（chē）鏡支架、分配支架等要求重量輕而強（qiáng）度大的結構件。

按成（chéng）型方法分（fèn）為變形鎂合金和鑄造鎂合金（jīn）兩類。

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

鎂（měi）合金常用牌（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。

鈦合金

鈦（tài）合金（jīn）指的是多（duō）種用鈦與其他金屬製成（chéng）的合金金（jīn）屬，強度高、耐蝕性好、耐熱性高。鈦合金廣泛（fàn）應用於製（zhì）作（zuò）飛（fēi）機發動機壓氣機部（bù）件、骨架（jià）、蒙皮、緊（jǐn）固件及起落架（jià）等。鈦合金也（yě）應用在火箭、導彈和高速飛機（jī）的結構（gòu）件。

鈦（tài）是同素異構體，熔點為1668℃，在低於882℃時呈密排六方晶格結構，稱為α鈦；在（zài）882℃以上呈體心立方晶格結構，稱為β鈦。利用鈦（tài）的上述（shù）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（jīn）。室溫下，鈦合金有三種基體組織（zhī），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（mì）度一般在（zài）4.51g/cm3左右，僅為鋼的60%，一些（xiē）高強度鈦合金超過了許多合（hé）金結構剛的強度，因（yīn）此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大於其他金屬結構材料，可製出單位強度高、剛性好、質輕的零部（bù）件。

鈦無毒、質輕、強度高且（qiě）具有優良的生物相容性（xìng），是非常理（lǐ）想的醫用金屬（shǔ）材料，可用作植入人體的植入物等。在（zài）美國，已有5種（zhǒng）β鈦合金（jīn）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（gé），血管支架等。

TiNi合（hé）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（guǎn）支（zhī）架、接骨（gǔ）板、髓內針、人工關節、避（bì）孕器、心（xīn）髒（zāng）修補元件、人造腎髒用微（wēi）型泵等。

鈦合金製品可以（yǐ）通過壓鑄和機械（xiè）加工方法得到。鈦合（hé）金熔化溫（wēn）度很高（gāo），對於模具鋼材要求（qiú）也較高。鈦合金機械加工的方法很多，主要包括：車（chē）削、銑削、鏜孔、鑽削、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（jiā）工時切削力（lì）隻是略高於（yú）同等硬（yìng）度的鋼，但大多數鈦合金熱導率很低，隻有鋼的（de）1/7，鋁的1/16，因此切削產生的熱量不會（huì）迅速散走，聚集（jí）在切削區域，導致刀具刃口迅速磨損，崩塌和生成積屑瘤（liú）。