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鋁合金因其輕質、高強、耐腐蝕等特性，已成為現代工業不可或缺的材料。根據主要合金元素及性能特點，鋁合金分為1xxx至8xxx八大系列，其中2xxx、3xxx、5xxx、6xxx、7xxx系應用最為廣泛。

本文機械知網將從成分特性、力學性能、耐蝕性、加工工藝及典型應用五大維度，系統對比分析常用鋁合金系列的技術差異與適用場景。

一、1xxx系：工業純鋁

成分特性
鋁含量≥99%，含微量鐵、硅等雜質。無強化相，不可熱處理強化，僅可通過冷加工硬化提升強度。
性能特點：

• 導電/導熱性

  ：導電率≥61% IACS，廣泛用于電力傳輸（如1350合金導線）

• 耐蝕性

  ：表面氧化膜致密，在氧化性環境中耐蝕性最佳

• 強度

  ：抗拉強度僅90-130 MPa，為所有系列中最低

典型應用：
化工儲罐（1050）、食品包裝箔（1145）、散熱器（1100）、裝飾面板（表面陽極氧化后光澤度高）。

二、2xxx系：鋁-銅合金

成分特性
以銅（3-5%）為主，添加鎂、錳等元素（如2024含Cu 4.4%、Mg 1.5%）。通過時效析出Al?Cu相實現強化，屬可熱處理強化合金。
性能特點：

• 強度

  ：時效后抗拉強度達300-500 MPa，接近低碳鋼水平

• 耐熱性

  ：150℃下強度優于7xxx系，適用于飛機引擎部件（如2014活塞）

• 缺點

  ：銅導致晶間腐蝕敏感，常需包覆純鋁防護；焊接易開裂，連接多采用鉚接

典型應用：
飛機蒙皮（2024）、航天燃料箱（2219）、高載荷鉚釘（2A11）。

三、3xxx系：鋁-錳合金

成分特性
錳含量1.0-1.6%（如3003含Mn 1.2%），輔以微量鐵、鎂。不可熱處理強化，依賴固溶強化與晶粒細化提升強度。
性能特點：

• 耐蝕性

  ：接近純鋁，耐氯離子腐蝕（鹽霧環境表現優異）

• 成形性

  ：退火態延伸率可達30%，適于深沖加工（如罐體）

• 強度

  ：抗拉強度145-290 MPa，介于1xxx與5xxx系之間

典型應用：
建筑屋面（3004）、化工容器（3003）、熱交換器（3105）。

四、5xxx系：鋁-鎂合金

成分特性
鎂為主元素（2.5-6.8%），如5052含Mg 2.8%、5083含Mg 4.5%。不可熱處理強化，強度依賴鎂固溶強化與冷加工。
性能特點：

• 耐蝕性

  ：鎂促進致密氧化膜，耐海水腐蝕性最佳（船舶用5083）

• 焊接性

  ：弧焊性能優異，焊后強度損失小

• 強度-重量比

  ：5052屈服強度210 MPa，密度僅2.7 g/cm3，減重效果顯著

典型應用：
船舶甲板（5083）、汽車油箱（5052）、海上平臺結構（5A06）。

五、6xxx系：鋁-鎂-硅合金

成分特性
鎂硅雙元素（Mg 0.8-1.2%、Si 0.4-0.8%），形成Mg?Si強化相，屬可熱處理強化合金。
性能特點：

• 綜合性能

  ：T6態屈服強度240-350 MPa，耐蝕性良好，陽極氧化著色性能優異

• 加工性

  ：擠壓成型性極佳（6063型材復雜截面良率高）

• 創新突破

  ：新型高強韌6xxx合金（如廣東研發款）抗拉強度達440 MPa，延伸率12.5%

典型應用：
建筑門窗（6063）、汽車底盤（6061）、高強度鍛件（6082）。

六、7xxx系：鋁-鋅-鎂合金

成分特性
鋅（4-8%）、鎂（1-3%）為主，添加銅、鋯（如7075含Zn 5.6%、Mg 2.5%）。峰值強度合金，時效后析出MgZn?相。
性能特點：

• 超高強度

  ：T6態抗拉強度500-580 MPa（7075達530 MPa），超部分鋼材

• 輕量化優勢

  ：比強度（強度/密度）為鋼的1.8倍

• 局限性

  ：應力腐蝕敏感；焊接需激光或攪拌摩擦焊等特種工藝

典型應用：
飛機起落架（7075）、導彈殼體（7A04）、軍用橋梁（7A09）。

七、綜合對比與選型指南

為直觀對比各系鋁合金核心特性，關鍵參數歸納如下表：

系列典型牌號抗拉強度 (MPa)耐蝕性焊接性主要強化方式成本指數1xxx

1050/1100

90-130

冷加工

★☆☆☆☆

2xxx

2024/2014

300-500

★★☆☆☆

★★☆☆☆

時效強化

★★★☆☆

3xxx

3003/3004

145-290

固溶強化

★★☆☆☆

5xxx

5052/5083

210-290

固溶強化

★★★☆☆

6xxx

6061/6063

240-350

★★★☆☆

時效強化

★★★☆☆

7xxx

7075/7A04

500-580

★★☆☆☆

★★☆☆☆

時效強化

選型建議：

• 高強結構

  ：優選7xxx系（軍工、航天）或2xxx系（航空高溫件），需配合防腐措施 ；

• 耐蝕環境

  ：5xxx系（船舶、海洋工程）或3xxx系（化工容器） ；

• 綜合成本

  ：6xxx系（建筑型材、汽車）平衡強度與工藝性 ；

• 導電/裝飾

  ：1xxx系（電器元件、裝飾板） 。

鋁合金的多元化特性使其在不同工業場景中各展所長。未來發展趨勢聚焦于高強度化（如6xxx/7xxx系超強化）、耐蝕性提升（5xxx系低敏化技術）及綠色制造（再生鋁純凈度控制）。

合理選材需綜合考量服役環境、力學需求與工藝成本，方能最大化發揮材料潛力。

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