铝合金分类牌号及用途

铝合金分类牌号及用途

六月 09, 2025

铝合金分类牌号及用途

一、纯铝的特性与应用

（一）物理性能

  1. 导电导热性：纯铝的导电性和导热性极佳，在常见金属中仅次于金、银、铜 。
  2. 耐蚀性：于大气环境下，纯铝展现出良好的耐蚀性能 。
  3. 力学性能：其强度与硬度相对较低，但塑性与韧性颇为出色 。
  4. 加工性能：具备十分优良的加工性能，可借助铸造、压力加工以及机械加工等多种方式实现成形 。
  5. 特殊性能：纯铝不存在低温脆性，且无磁性 。

（二）应用范围

鉴于纯铝强度较低，一般不将其用作结构材料 。它主要适用于制作电线、电缆，以及对强度要求不高的日常用品和器皿 。

（三）成分界定

当铝含量大于99%时，即可认定为纯铝 。而工业纯铝通常会含有铁（Fe）、硅（Si）、铜（Cu）、锌（Zn）等杂质成分 。

二、铝合金：性能强化与多样应用

2.1 铝合金命名体系

铝合金通过在铝中添加适量的Si、Cu、Zn、Mg、Mn等合金元素，形成二元或多元合金，提升了铝的力学性能，包括强度、塑性和韧性。其命名体系如下：

组别 牌号系
纯铝；铝含量不小于99% 1xxx
以铜为主要合金元素的铝 - 铜合金 2xxx
以锰为主要合金元素的铝 - 锰合金 3xxx
以硅为主要合金元素的铝 - 硅合金 4xxx
以镁为主要合金元素的铝 - 镁合金 5xxx
以硅和镁为主要元素的铝 - 镁 - 硅合金 6xxx
以锌为主要合金元素的铝 - 锌合金 7xxx
上述以外的其他铝合金体系 8xxx

2.1.1 一系铝合金：高纯度与装饰应用

  1. 纯度与命名规则：1000系列是含铝量最多的系列，纯度可达99.00%以上。该系列铝板依据最后两位阿拉伯数字确定最低含铝量，如1050系列，按国际牌号命名原则，含铝量需达99.5%以上才合格。
  2. 应用领域：在手机制造中，常用的有1050、1070、1080、1085、1100，主要用于简单挤压成型（不折弯）。其中，1050和1100可实现化学打沙、光面、雾面及法线效果，材料纹路明显，着色效果好；1080和1085镜面铝常用于制作亮字和雾面效果，无明显材料纹路。一系铝材较软，主要用于制作装饰件或内饰件。

2.1.2 二系铝合金：高硬度与航空应用

  1. 特性：2000系列铝合金特点是硬度较高，但耐蚀性欠佳，铜元素含量最高，含铜量在3 - 5%左右，代表型号有2024、2A16、2A02。
  2. 应用领域：2000系列铝棒属于航空铝材，主要作为构造用材，在常规工业中应用较少。

2.1.3 三系铝合金：防锈与多领域应用

  1. 成分与特性：3000系列铝棒以锰元素为主，代表合金有3003、3105、3A21，锰含量在1.0 - 1.5之间，具有较好的防锈功能，成形性、溶接性、耐蚀性均良好。
  2. 应用领域：常用于液体产品的槽、罐，建筑加工件，建筑工具，各种灯具零部件，以及薄板加工的各类压力容器与管道。

2.1.4 四系铝合金：高硅特性与多用途

  1. 成分与特性：4000系列铝棒通常硅含量在4.5 - 6.0%之间，含硅量较高，强度相对较高，代表为4A01。该系列铝板具有汤流良好、凝固收缩少的特点，熔点低、耐蚀性好，且具备耐热、耐磨特性。
  2. 应用领域：广泛应用于建筑材料、机械零件、锻造用材、焊接材料等领域。

2.1.5 五系铝合金：铝镁合金的优势与应用

  1. 成分与特性：5000系列铝棒是常用合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3 - 5%之间，如5052、5005、5083、5A05系列，又称铝镁合金。其主要特点为密度低、抗拉强度高、延伸率高，相同面积下重量低于其他系列，在常规工业中应用广泛。
  2. 5052在手机领域的应用：在手机行业，5052是中程度强度的代表性合金，耐蚀性、溶接性及成形性良好，疲劳强度高，耐海水性佳，常用于制作强度要求高的产品。不过，其着色效果不理想，适合喷砂工艺，不适合化学打沙、雾面等，主要采用铸造成型，不适合挤压成型。

2.1.6 六系铝合金：综合性能突出的应用

  1. 成分与特性优势
    • 6000系列铝合金以6061为典型代表，主要含镁和硅元素，融合了4000系列和5000系列铝合金的优点 。它是冷处理铝锻造产品，在对抗腐蚀性、氧化性要求高的场景中表现出色，具备良好的可使用性，易于涂层处理，加工性能良好 。
  2. 系列内合金特性差异
    | 合金编号 | 材料特性概要 |
    |----------|--------------|
    | 6061 | 属于热处理型耐蚀性合金，经T6处理后耐力值极高，但焊接接口处强度较低，常见于螺钉、绞钉等应用 。 |
    | 6N01 | 是中强度挤型合金，强度处于6061与6063之间，挤出性和冲压淬火性俱佳，耐蚀性与溶接性良好，适合制作大型薄肉型材 。 |
    | 6063 | 为代表性的挤出用合金，强度低于6061 ，挤出性能优良，耐蚀性及表面处理性能均佳，能够制作复杂断面的型材 。 |
    | 6101 | 作为高强度导电用材，能保证55%IACS 。 |
    | 6151 | 锻造加工性能优异，耐蚀性及表面处理性能优良，适用于复杂锻造产品 。 |
    | 6262 | 属于耐蚀性快削合金，其耐蚀性及表面处理性能优于2011，强度与6061相同 。 |
  3. 在手机领域的应用
    在手机制造中，6061和6063应用较多。其中6061强度高于6063 ，常采用铸造成型，可铸造出较为复杂的结构，适合制作如电池盖等带卡扣的部件 。

2.1.7 七系铝合金：航空级别的超硬合金

  1. 成分与特性
    • 7000系列铝合金主要含锌元素，以7075为代表 。该系列属于航空系列，是铝镁锌铜合金，为可热处理合金，具有超硬特性，耐磨性良好 。
  2. 系列内合金特性及应用
    | 合金编号 | 材料特性概要 |
    |----------|--------------|
    | 7072 | 电极电位低，主要用作防蚀性覆盖材料，也适用于各类散热片 。 |
    | 7075 | 是铝合金中强度最高的合金之一，但耐蚀性较差，若在其表面覆盖7072可显著提升耐蚀性，不过会增加成本 。 |
    | 7050 | 该合金改善了7075的淬火性，耐应力腐蚀裂痕性能良好，适用于厚板、锻造品的制作 。 |
    | 7N01 | 属于溶接构造用合金，耐蚀性优良、强度高，且溶解部位的强度在常温环境下接近母材强度 。 |
    | 7003 | 为溶解构造用挤出合金，强度略低于7N01 ，但挤出性良好，其他特性与7N01大致相同，可用作大型薄肉型材 。 |

2.1.8 八系铝合金：铝箔为主的特殊应用

8000系列铝合金中较为常用的是8011 ，该系列属于其他系列，其大部分应用集中在铝箔生产方面，在铝棒、铝管、铝锭的生产中使用较少 。

2.2 铝合金的分类

铝合金主要分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。二元铝合金一般形成固态下局部互溶的共晶相图，D、F是铝的一个饱和固溶曲线。按合金成分范围，可作如下分类：

  • 变形铝合金（合金成分小于D点）
    • 不可热处理的强化铝合金（合金成分小于F）
    • 可热处理的强化铝合金（合金成分介于F - D之间）
  • 铸造铝合金（合金成分大于D点）

铝合金因其比强度高，用其替代某些钢铁材料可减轻机械产品质量，在机械、电子、化工、仪表、航空航天等领域得到广泛应用。

2.2.1 变形铝合金

变形铝合金可细分为以下几种类型：

  1. 防锈铝合金
    • 合金系和合金元素的作用：主要包括Al - Mn系合金（3×××）和铝镁系合金（5×××）。其中，Mn元素可提高合金的抗蚀能力，并起到固溶强化作用；Mg元素既能实现固溶强化，同时还能降低合金密度。
    • 强化方法和性能特点：这类铝合金属于不可通过热处理（时效）强化的类型，仅能借助冷变形实现强化。其耐蚀性良好，可在大气、海水等介质环境中正常工作，并且焊接性能优良，具备很高的塑性以及中等强度。
    • 典型牌号以及用途：例如3A21，作为我国铝锰系的独特代表，常被用于制作耐腐蚀的冲压件，像管道、油箱、容器以及易拉罐等；5A05属于铝镁系合金，密度较低，常用于制造耐腐蚀的薄板容器以及受力较小的结构件，比如油箱、铆钉、管道、食品机械零件等。
  2. 硬铝合金
    • 合金系和合金元素的作用：以Al - Cu系合金（2×××）为主，除Cu元素外，还含有Mg或Mn元素。Mn元素主要用于提高合金的抗蚀能力，并发挥固溶强化作用；少量的Ti、B元素能够细化晶粒，从而提升合金强度。
    • 强化方法和性能特点：可通过热处理强化以及冷变形强化。它是变形铝合金系列中强度最高的，经过时效处理后强度可达600MPa 。然而，其耐蚀性较差，通常以包铝状态使用；耐热性也欠佳，当工作温度超过120℃时会发生软化，强度随之下降。
    • 典型牌号以及用途：依据成分特点，可分为：
      • 低合金硬铝2A01：塑性良好，但强度较低，主要用于制作铆钉，常被称作铆钉硬铝。
      • 标准硬铝2A11：塑性与强度均处于中等水平，用于制造轧材、锻材、冲压件、螺旋桨叶片及大型铆钉等重要零件。
      • 高合金硬铝2A12：塑性加工性较差，但强度和硬度较高，适用于制作航空模锻件以及重要的销、轴等零件。
  3. 超硬铝合金
    • 合金系和合金元素的作用：主要是Al - Zn - Mg - Cu系合金（7×××），Al、Zn、Mg、Cu元素形成固溶体以及多种复杂的第二相。
    • 强化方法和性能特点：能够通过热处理强化和冷变形强化。其强度和硬度高，耐热性较好，但塑性、韧性以及耐蚀性较差。时效处理后强度可达420MPa，比强度接近高强度钢。
    • 典型牌号以及用途：典型牌号有7A04、7A09 。适用于工作温度较低且受力较大的结构件，如飞机蒙皮、起落架、壁板、大梁等。

锻铝合金

  1. 合金系和合金元素的作用：主要包含Al - Cu - Mg - Si系合金（2×××）以及Al - Mg - Si系合金（6×××）。其合金化元素种类繁多，成分较为复杂。
  2. 强化方法和性能特点：可通过热处理强化与冷变形强化，并在时效处理后投入使用。该类合金热塑性良好，能够通过锻压加工制成形状复杂的零件。
  3. 典型牌号以及用途：像2A14、2A50、6A02等，常用于制造具备中等强度、高塑性且耐热性良好的锻件与模锻件，例如各种叶轮、导风轮、接头以及门窗框架等。

其他锻铝合金

  1. 4A01铝硅合金：主要用于制作焊条、焊棒。
  2. 4A13、4A17铝硅合金：用于制作带材包覆板。
  3. 5A41铝镁合金：可用于制造飞机防弹板。

2.2.2 铸造铝合金

  1. 分类：用于制作铸件的铝合金即为铸造铝合金。为使合金具备良好的铸造性能与足够的强度，合金中需含有适量的低熔点共晶组织。所以，其合金元素含量相较于变形铝合金更多，合金元素的总质量分数可达8% - 25%，具体分为以下几类：
    • 铝硅合金
    • 铝铜合金
    • 铝镁合金
    • 铝锌合金
  2. 代号：采用“ZL（铸铝） + 三位阿拉伯数字”的形式。其中，第一位数字代表合金系列，1表示Al - Si系合金，2表示Al - Cu系合金，3表示Al - Mg系合金，4表示Al - Zn系合金；第二位和第三位数字表示合金的序号；若为优质合金，则在代号后加“A”。例如，ZL101代表铝硅系01号铸造铝合金，ZL204A代表优质铝铜系04号铸造铝合金。
  3. 牌号：表示为“Z + 基体金属的化学元素符号 + 合金元素符号 + 数字”，合金元素符号后的数字是以百分数表示的该元素的质量分数。例如，ZAlSi12表示含Si元素12%的铸造铝合金。

铸造铝硅合金

铸造铝硅合金也被叫做铝硅明，因具备良好的力学性能、耐蚀性以及铸造性能，成为应用最广泛的铸造铝合金，具体分为简单铝硅明和特殊铝硅明。

  1. 简单铝硅明
    • 合金牌号：ZALSI12（ZL102），其中Si含量为10 - 13%。
    • 性能特征：显微组织呈现共晶体组织，塑性和强度欠佳，需要进行变质处理；焊接性能良好，具有较好的抗蚀性与耐热性；无法通过时效强化，强度较低，经变质处理后，抗拉强度不超过180MPa。
    • 常见用途：适用于制造形状复杂但强度要求不高的铸件，例如仪表、水泵壳体等。
  2. 特殊铝硅明
    • 合金牌号：ZALSi7Mg(ZL101)、ZALSi7Cu4(ZL107)、ZALSi5Cu6Mg(ZL110) 。
    • 性能特征：通过降低Si含量，并加入Cu、Mg等元素，能够实现时效强化。
    • 常见用途：主要用于制造形状复杂的铸件，像电动机壳体、汽缸体等。

铸造铝铜合金

  1. 合金牌号：共有7个牌号，如ZALCu5Mn(ZL201)、ZAlCu5MnCdA(ZL204A) 。
  2. 性能特征：强度较高，耐热性良好；然而铸造性能较差，存在热裂和疏松倾向；耐蚀性也相对较差。
  3. 常见用途：可用于制作在300℃以下工作的零件，常用于铸造内燃机汽缸头、活塞、排气管等零部件。

铸造铝镁合金

  1. 合金牌号：有3个牌号，分别为ZALMg10(ZL301)、ZAlMg5Si(ZL303)、ZAlMg8Zn1(ZL305) 。
  2. 性能特征：密度较小；耐蚀性良好；强度较高；但铸造性能不佳，耐热性较低。
  3. 常见用途：适合制作承受冲击载荷、在腐蚀性介质中工作且外形不太复杂的零件，比如舰船配件、氨用泵体等。

铸造铝锌合金

  1. 合金牌号：有2个牌号，即ZALZn11Si7(ZL401)、ZAlZn6Mgi(ZL402) 。
  2. 性能特征：价格较为便宜；铸造性能优良；经过变质处理和时效处理后强度较高；不过耐蚀性差，热裂倾向大。
  3. 常见用途：可用于制作汽车、拖拉机、发动机零件、形状复杂的仪器零件以及医疗器械等。