鋁合金（aluminum alloys）按加工方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類：形變鋁合金是利用沖壓、彎曲、軋、擠壓等工藝和經過熔融法制錠、塑性變形加工，使其組織、形狀發生變化后形成不同的形態和規格；鑄造鋁合金是以熔融金屬充填鑄型的方法，獲得各種規格形狀的零件毛壞。
1890年，發明了世界最早的鋁銅合金，為原鋁成為結構材料變為現實；1914年，鋁合金壓鑄投入商業化運營，隨著汽車工業的發展和冷室壓鑄機的發明，得到了快速發展；到21世紀20年代，全球已開發出成千上萬種滿足各領域需要的鋁合金。
鋁合金具有質量輕、強度高、耐腐蝕、延展性好、易加工、無磁性、沖擊不產生火花、無低溫脆性、無毒性、散熱性強、導電性好、沖擊吸收性較好、可焊接、耐核輻射性和再生循環利用率高等特性。
鋁合金在航空航天、汽車、機械制造、船舶及現代工業等領域中得到了廣泛的應用。隨著高強輕質鋁合金材料成型技術和加工技術不斷發展進步，本體材料性能不斷得到提升，加工成型工藝不斷提升，在高端制造業發揮了輕質金屬的典型優勢，但仍存在一系列問題待解決。
簡史
鋁合金材料發展歷史可以追溯到公元前2000多年前青銅時代，當時人們所用鋁合金，主要為混合銅、鋅的合金。此后很長一段時間，鋁為皇室貴族們享用寶器。
1808年，實驗室電解還原出金屬鋁；1888年，采用熔鹽電解法實現工業化生產出原鋁。
1890年，發明了世界最早的鋁銅合金，為原鋁成為結構材料變為現實；1908年，發明電工鋁合金1050，并制成鋼芯鋁絞線，開創高壓遠程輸電先鋒；1914年，鋁合金壓鑄投入商業化運營，隨著汽車工業的發展和冷室壓鑄機的發明，得到了快速發展；1943年，Alcoa發明了6063合金及7075合金，開創高強度鋁合金的新紀元；1965年，Alcoa發明A356鑄造鋁合金，成為經典鑄造鋁合金。
從20世紀80年代至21世紀20年代，全球已開發出成千上萬種滿足各領域需要的鋁合金，應用于軍事、科技等各個領域，在人類生產生活中的輕量化、現代化發展領域貢獻著關鍵作用。
分類
加工方法
鋁合金按加工方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。
形變鋁合金
形變鋁合金是利用沖壓、彎曲、軋、擠壓等工藝和經過熔融法制錠、塑性變形加工，使其組織、形狀發生變化后形成不同的形態和規格。
形變鋁合金根據對熱處理的敏感性可分為可熱處理強化鋁合金和不可熱處理強化鋁合金兩大類：可熱處理強化鋁合金是應用淬火和時效等熱處理手段來提高機械性能和物理性能，包括硬鋁、鍛鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等；不能熱處理強化鋁合金是通過冷加工變形來強化機械性能，包括高純鋁、工業高純鋁、工業純鋁以及防銹鋁等。
形變鋁合金還可以按其性能和使用特點進行分類：防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金、鍛鋁合金和特殊鋁合金。
鑄造鋁合金
鑄造鋁合金是以熔融金屬充填鑄型的方法，獲得各種規格形狀的零件毛壞。鑄造鋁合金的組織、性能不僅與其化學組成成分相關，而且還與鑄造工藝和熱處理方法有關。
化學成分
鋁合金從化學成分的角度，按照國際合金命名系統（International Alloy Designation System）可以被分為鋁-銅-鎂鋁合金（2XXX）、鋁-錳鋁合金（3XXX）、鋁硅合金（4XXX）、（5XXX）、鋁鋅合金（7XXX）和鋁稀土合金等，每種合金的編號為四位數號碼，其中第一位與主要合金元素有關。
純鋁（1XXX）
1XXX代表含量不小于99.00%的純鋁。
鋁-銅-鎂鋁合金（2XXX）
鋁-銅-鎂鋁合金系鋁合金（2XXX）具有高的抗拉強度、韌性和疲勞強度，良好的耐熱、加工及焊接性能，被廣泛應用于空天、汽車及兵器工業等領域。主要牌號有 2A01、2A02、2A06、2A11、2A12 等。針對提高強度、強韌性匹配、耐損傷容限性能相繼開發了一系列合金，如 2024、2124、2524、2324 合金等。
鋁-錳鋁合金（3XXX）
鋁-錳鋁合金（3XXX）以3003、 3004、 3005為主，以錳元素為主要成分，其含量在1.0-1.5%之間。該材料制造的鋁合金板防銹功能較好，常應用在空調，冰箱，車底等潮濕環境中，是一款較為常用的合金。
鋁硅合金（4XXX）
鋁硅合金材料具有優良的導熱性。但是在制造期間應當合理控制硅的含量，當硅元素過多時，會導致鋁硅合金中出現類似針形的組織，使合金的塑性和強度降低，機械性能下降。為了提升鋁硅合金的機械性能，保證其良好的使用效果，在現代工藝中大都采用變質處理，熱處理或精密鑄造等方法達到調節組織形態和分布，進而得到優良的鋁硅合金組織的目的。
鋁鎂合金（5XXX）
是航天工程中一種重要的金屬材料，從強度角度分類，其屬于中高強度鋁合金。在力學特性上，具有較高的塑性和疲勞性能，因此，目前在航空航天、交通運輸、軍工和機械制造等領域得到廣泛應用。此外，由于鋁鎂合金質量輕，理論儲氫量高，因此鋁鎂合金作為儲氫材料具有廣泛應用前景。
鋁-硅-鎂鋁合金（6XXX）
6XXX系鋁-硅-鎂鋁合金材料是軌道交通、汽車、電子等領域的關鍵材料。從20世紀80年代起，歐美、日本等發達國家和地區研發了車用鋁合金，注冊了 6009、6016、6010、6111、6022、6082 等牌號，形成了較完整的汽車車身板、擠壓材、鍛件等生產和應用體系。
鋁鋅合金（7XXX）
鋁鋅合金的摩擦性能與鋅、鋁的比例有關，在軸承制作中，當鋅的質量分數為4％~6％時，可以適量添加Si可以提高軸瓦材料的耐磨性、抗疲勞強度及抗膠合性。此外，取1％~3％的Cu作為強化相加入，還可以提高合金的力學性能及抗疲勞強度。
鋁稀土合金等（8XXX、9XXX）
8XXX系列為以其他元素為主要合金元素的鋁合金，9XXX系列為備用合金組。其中鋁稀土合金泛指含稀土金屬的鋁合金。在焊接領域中，稀土元素具有改善料潤濕性、晶粒細化、改變組織分布狀態、提高釬焊接頭力學性能等優點，因此為了獲得較好的焊縫穩定性，鋁稀土合金在釬料改性中具有十分廣闊的應用前景。
生產工藝
鋁合金的加工方法可以分為形變和鑄造兩大類，此外，對鋁合金進行表面處理能夠提高其綜合性能。
形變
形變鋁合金是利用沖壓、彎曲、軋、擠壓等工藝和經過熔融法制錠、塑性變形加工，使其組織、形狀發生變化后形成不同的形態和規格。
鑄造
鑄造鋁合金是以熔融金屬充填鑄型的方法，獲得各種規格形狀的零件毛壞。鋁的化學性質比較活潑，熔煉過程中易與水氣反應，氧化并吸氫。氫在鋁合金中從液態到固態的飽和溶解度相差近17倍。因此，鋁合金鑄件易產生針孔和夾雜等缺陷。所以，熔體質量控制是鑄造鋁合金的熔體處理技術研究的一個重要部分。提高熔體質量，可直接提高鑄件質量和性能這也是當前鑄造鋁合金研究的一個方面。
表面處理
鋁合金材料硬度低、耐磨性差，易產生晶間腐蝕，應用受到了限制。鋁在自然條件下表面形成一層氧化膜，這種膜非常薄、易破損，尤其在酸（堿）性條件下，迅速溶解，極大地降低它的抗腐蝕能力。因此，研究人員運用各種方法對其進行表面處理，以提高它的綜合性能，并取得了很大進展，研究了以硬質陽極氧化和復合陽極氧化為主的陽極氧化法、稀土轉化膜法以及微弧氧化、激光處理和離子注入等方法。
性能參數
鋁合金材料具有較為理想的物理、力學及耐久性能。鋁合金質量輕、強度高、耐腐蝕、延展性好、易加工、無磁性、沖擊不產生火花、無低溫脆性、無毒性、散熱性強、導電性好、沖擊吸收性較好、可焊接、耐核輻射性、再生循環利用率高。
物理性能
機械性能
參考資料
應用領域
鋁合金可以應用于建筑、化工、航空航天、汽車船舶、機械制造、電力電器等各個領域，在人類生產生活中的輕量化、現代化發展領域貢獻著關鍵作用。
建筑領域
鋁合金作為一種具有諸多優點的新型建筑材料，可適應惡劣的建筑環境及現代工程結構的發展趨勢,在結構工程應用中發展迅速。在橋梁結構中應用鋁合金可追溯到1933年，鋁合金不僅可用于橋梁局部受力構件的附屬構造和舊橋面系統的翻新與更換，還可用于橋梁的主體結構。20世紀60年代初，可壓性和焊接性強的新型鋁合金被應用到鋁結構中，鋁合金梁與混凝土橋面復合結構技術也得到了發展，美國和法國一些橋梁的建造都采用了鋁合金-混凝土復合體系。
航空航天
鋁合金作為一種較為成熟的輕質高強合金材料在航空航天中的使用量巨大，鋁合金材料一般作為結構材料使用，比鋼有更高的比強度和更優異的加工性能。航空航天領域主要發展高強、高韌性和耐腐蝕性強的鋁合金材料以滿足航空航天嚴苛的使用條件，應用比較多的為2000系和7000系鋁合金，在高強鋁合金的基礎上進行工藝的改良和材料配方的改進，通過粉末治金、噴射成型等創新的生產工藝發展性能更優異的輕質鋁合金材料，開展鋁基復合材料及超塑性鋁合金材料相關研究。
汽車行業
鋁合金良好的導熱性和抗腐蝕性能夠很好地滿足G4FG發動機的氣缸體和氣缸蓋對材料的嚴格要求，因此目前很多汽車公司都采用全鋁型氣缸體、氣缸蓋。使用鋁合金制造的輪轂具有質量輕、高強度、良好的散熱性、尺寸精度高、外表美觀以及能夠減少縱向和橫向的振動等優點。變形鋁合金的合金含量較低，強度和韌性較好，可通過壓力加工制成各種型材及成形零件，其主要用于制造汽車的車身面板、散熱系統以及結構件和裝飾件等。
船舶行業
由于鋁合金具有比強度高、耐海水腐蝕性能好、可焊接、易加工成形、無低溫脆性、無磁性等特性，在排船中應用可有效減輕艦船的質量、提高穩定性、增大航速等。因此，鋁合金在世界許多國家已成為艦船的主要結構材料之一。變形鋁合金在各國造船中的應用，從大型水面艦船上層建筑，上千噸的全鋁海洋研究船、遠洋商船和客船的建造，到水翼艇氣墊船、旅客渡船、雙體客船、交通艇、登陸艇等各類高速客船和軍用快艇上都使用了一些變形鋁合金；鑄造鋁合金主要用于泵、活塞、裝件及魚水雷殼體等部件。
化工行業
鋁具有良好的導熱性，鋁及鋁合金廣泛用于生產化工設備中換熱設備、抗硝酸腐蝕的貯槽、吸附過濾器、分餾塔、管道及許多內襯等。鑄造鋁合金的流動性好，充型能力強，收縮率小，不易形成裂紋，抗腐蝕性能好（其表面可形成氧化鋁、二氧化硅保護膜）質量輕，力學性能好優良，大量用于制造結構復雜的抗腐蝕零部件，如汽缸、管件、閥門、泵、活塞等。鋁在化工生產中有許多特殊的用途，鋁不產生火花，鋁合金可生產盛裝容易揮發性物質的容器；鋁無毒性；不會造成食物變質；不影響商品的外觀；不腐蝕商品；因此；鋁合金廣泛用于制作食品化工工業中相關設備。
其他行業
鋁合金的比強度高、質量輕、流動性好、充型能力強、耐蝕性好、熔點低，廣泛用于拖拉機、機車零部件、電子產品、醫療器械、建筑裝飾等行業。鋁合金有優良的延展性，在日用品行業及食品行業得到大量使用。在輸送電力領域，鋁合金制作的導線成本低、質量輕、抗腐蝕性能好、傳熱及易導電、抗磨，因而越來越受到人們的重視。在輸電領域，鋁合金的使用量最大，高達90%的高壓導線材料是鋁制品。鋁硅合金可作為良好的脫氧劑，減少鋼產生皮下與泡的敏感性，煉鋼脫氧提高鋼的品質。
發展趨勢
隨著高強輕質鋁合金材料成型技術和加工技術不斷發展進步，本體材料性能不斷得到提升，加工成型工藝不斷提升，在高端制造業發揮了輕質金屬的典型優勢，但是仍然存在一系列的問題，需要在現有基礎上進一步開展如下工作：
在輕質高強鋁合金的發展應用過程中，應力腐蝕問題是伴隨鋁合金的整個應用發展史之中的主要問題,如何削弱或延緩高強度鋁合金在使用過程中的應力腐蝕問題，成為鋁合金應用過程中的主要難題。
參考資料
相關標準
參考資料 >
我國一體化免熱處理壓鑄鋁合金行業呈現高質量快速發展態勢.中國有色金屬工業協會.2023-12-07
一文看懂鋁合金材料發展簡史.知乎專欄.2023-12-09
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鋁合金材料發展現狀、趨勢及展望.今日頭條.2023-12-08
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汽車車輪用鑄造鋁合金.國家標準全文公開系統.2023-12-08