鋁合金通常使用銅、鋅、錳、矽、鎂等合金元素，20 世紀初由德國人發明，對飛機發展幫助極大，第一次世界大戰後德國鋁合金成分被列為國家機密。跟普通的碳鋼相比有更輕及耐腐蝕的效能，但抗腐蝕性不如純鋁。在乾淨、乾燥的環境下鋁合金的表面會形成保護的氧化層。造成加速的情況有：鋁合金與不銹鋼接觸的情況、其他金屬的腐蝕電位比鋁合金低或是在潮濕的環境下。如果鋁和不銹鋼要一同使用必須在有 watercontaining systems 或是戶外安裝兩金屬間電子或電解質隔離。 鋁合金的成分需要向美國鋁業協會（Aluminium Association，AA）註冊。許多組織公佈更具體製造鋁合金的標準，包括美國汽車工程協會（Society of Automotive Engineers，SAE）特別是航空標準 SAE Aluminium specifications list accessed Oct 8 2006 Also SAE Aerospace Council accessed Oct 8 2006，還有美國材料試驗協會（American Society for Testing and Materials，ASTM）。 工程用途 縮圖 1938 年，法國學者紀尼埃 AGuinier 闡明瞭鋁合金時效硬化是由溶質原子形成的富集區 GP 區 所致。 概要 鋁合金被廣泛應用在工程結構上。合金系統由數字系統分類（ANSI），或由名稱表示主要的組成合金（DIN 及 ISO）。為一種指定的應用選擇正確的合金需要考慮材料的強度、延性、成形性、焊接性、抗腐蝕性等等。簡短的歷史概述合金和製造技術，請參照 RE Sanders Technology Innovation in Aluminium Products The Journal of The Minerals 53 22125 2001 Online ed 。由於它的高強度和較低重量比率，鋁被廣泛使用在現代航空器裡。 彈性度 鋁使用不當，可能會導致些問題。尤其是在對比鐵或鋼後，覺得鋁有 更好的表現 的那些直覺行事的設計師，機械師，或技術員。跟鐵或鋼相比，相同大小的鋁重量只有鐵或鋼的三分之一，似乎有著巨大的吸引力。但必須注意到，剛性同時也減少了三分之二。因此，直接更換一個鐵或鋼鐵的零件，並施加可接受的力量，雖然不會造成破壞，但是鋁的彈性會造成零件三倍以上的撓度。 即使材料不會破壞，過度的彈性亦不可取。尤其在要求精度或者有效率傳輸的地方。隨意地將鋼管更換為同樣大小的鋁管將造成一定程度彎曲。例如，用相同的尺寸的鋁管取代鋼管的腳踏車框架，增加彈性的操作下，負荷所造成的不同心度將會吸收執行的力量。若增加管壁的厚度來補強，則造成重量增加並喪失了彈性與重量比的優勢。 就這情況而言，最好重新設計鋁尺寸的部分，以適應其特點。例如，使腳踏車的框架鋁管具有超大直徑，而不是厚的管壁。這樣增加了強度，重量也沒有增加很多。For a tube of constant wall thickness stiffness scales as the cube of the diameter whereas mass scales proportionally So an aluminium tube with twice the diameter of a steel tube but the same wall thickness will be roughly 83 stiffer and 23 the weight If 15 times the diameter it will be roughly the same stiffness and half the weight and so on 這樣處理的極限在於對挫曲的敏感性增加。 最新型的雪佛蘭科爾維特 Corvette 汽車，是一個很好的例子，重新設計後的部分利用了鋁的優勢。使用了由鋁製造的底盤和懸掛系統零件，消除不必要的金屬後不但減輕也減少了截面積，這些車有大的尺寸和良好的剛度。因此，在同樣或更激烈的使用情況下不需要跟鋼製的零件一樣頻繁更換，大部分人對此覺得有吸引力。同樣地，鋁腳踏車框架可以改良設計，以便提供剛性和一些額外的靈活性，後者的功用可以當作另一種避震器。 鋁合金的強度和耐久性差別很大，不僅組成合金元素的差別，也由於製造過程的差異。這種可變性加上經驗曲線的使用，使鋁時常獲得了壞名聲。舉例來說，70 年代早期許多設計不良的鋁腳踏車框架高頻率的損壞後，傷害了鋁的聲譽。然而，鋁零件廣泛的使用在航空器和高效能的汽車行業，放大來講是禁得起極微小的失敗率，同時也說明瞭腳踏車零元件沒有不可靠的問題。時間和經驗證明瞭鋁依舊是可靠的。 同樣地，鋁在汽車應用尤其是在引擎零件上，得益於一段時間內的發展。奧迪工程師，在評論最近由奧迪工廠恢復一臺 1930 年代汽車聯盟賽車的 V12 引擎有超過 500 匹馬力，引擎所使用的鋁合金今天會被使用在像是除草機和傢俱上。在 1960 年代 Corvair 鋁製的汽缸蓋和曲軸箱，即使上螺紋被磨平及總體上的失敗仍得到了良好的名聲。這是已往不曾見過的設計。 其中一個重要的結構限制是鋁合金疲勞效能，而鋼具有較高的疲勞極限（理論上可以承受無限多的週期性載荷），鋁的疲勞極限是接近零，也就是說它最終將破壞，甚至非常小的迴圈荷載作用都可以使它破壞，但對於小的應力可以使用非常長的時間。 熱敏度 通常必須考慮金屬的熱敏感性。事實上鋁對熱感應上相對地複雜，不像鋼將要熔化時發出亮紅色。由於鋁熔化之前沒有跡象顯示，使用噴燈成型時需要一些專門的知識。 鋁過熱的時候受到內部壓力和拉力，這些壓力往往會導致延遲的扭曲。舉例來說，常見的有翹曲或過熱裂開的汽車鋁缸蓋。幾年後，沿著鋁腳踏車框架焊接逐漸變成趨勢。1970 年代黏著劑被用在一些腳踏車上，不幸的是當鋁管受到輕微腐蝕就會鬆動黏接，終究車架解體。因此，航天工業，完全避免熱進入零件 膠粘劑 間或機械扣件。 過熱的鋁可放心熱處理零件在一爐，並逐步冷卻－有退火的效果。然而這樣做的結果有可能造成扭曲，所以熱處理焊接腳踏車框架，會導致重要的部分產生不重合。如果不嚴重，冷卻之後有可能可以重合在一起。如果框架設計有相當的剛性，變形將需要很大的力量。 鋁的不耐高溫性不包括使用在火箭上，用於氣體燃燒可達 3500 K 的燃燒室，在 Agena 上，階段引擎部分設計使用了再生鋁冷卻噴嘴，包括關鍵噴喉；實際上鋁極端高導熱性防止了噴喉在巨大的熱流下到達熔點，是一個可靠的輕元件。 奈米化 21 世紀後奈米技術有所進展，上海交通大學材料科學與工程學院王浩偉教授領銜的科研團隊，突破了奈米陶瓷鋁合金技術，在鋁裡摻陶瓷增強特性的構想長期存在，但技術難關巨大，強度及塑性差等問題無法解決。新技術採用讓陶瓷自己從鋁裡長出來的新構想，團隊最終採用「原位自生技術」，透過熔體控制自生，陶瓷顆粒的尺寸由外加法的幾十微米降低到奈米級，突破了外加陶瓷鋁基複合材料的塑性低、加工難等應用瓶頸。該種材料也可用於 3D 列印且成品有接近鍛造的性質，航太潛力巨大。 目前天宮一號、天宮二號和若干衛星已經應用奈米陶瓷鋁合金零件。 家庭配線 1960 年代跟鋁的高導電性和比銅低的價格，在美國的家庭配線使用了鋁，即使許多裝置的設計不是能使用鋁導線的。新的用途帶了一些問題： 鋁巨大的熱膨脹係數造成導線容易變長扭曲，最終跨接到不同的金屬（如旁邊的螺絲、牆釘），造成短路。 純鋁有一個 蠕變 傾向，穩定持續的壓力（隨著溫度的上升），再次造成短路。 造成接觸端的金屬電阻增加。 這些過熱和過鬆的聯接，反而導致了一些火災。建造者對導線的選用開始變的謹慎，在新建築上許多法令禁止了它的用途。但較新的裝置，最終改善了連線設計，以避免鬆動和過熱。一開始的標示為 AlCu，現在則是印著 COALR。另一種阻止發熱的方法，捲曲鋁線與銅線編成短辮，利用高壓捲曲並利用工具減少鋁的熱膨脹。現在，新的合金、設計和方法用在鋁導線和鋁端子的結合。 合金分類 鋁合金按加工方法可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。 變形鋁合金牌號使用四位數字表示，其中包含了合金成份所佔的比例。破折號後的 4 位數號碼代表熱處理的型別，例如 6061T6。鑄造用鋁合金使用 4 至 5 位數號碼與一個小數點。在百位數的數字代表合金元素，小數點用來辨認是鑄件或是鋁錠。 鍛造用合金 國際合金命名系統（International Alloy Designation System）被廣泛接受命名鍛造合金。每個合金是由於四位數號碼，其中第一位數為主要合金元素。 1000 系列至少含 99（重量百分比）的鋁。 2000 系列銅合金，強度媲美鋼。以前稱為杜拉鋁，是常用的航太合金，但容易受到粒間腐蝕，逐漸被 7000 系列取代。 3000 系列錳合金，有加工硬化。 4000 系列矽合金，亦稱為矽鋁明。 5000 系列鎂合金，可解決加工硬化，強度較高。 6000 系列鎂矽合金，易於加工，可沉積硬化，得到的強度可媲美鋼鐵。 7000 系列鋅合金，可析出硬化，在所有鋁合金中有最高強度。 8000 系列混合。 鍛造用鋁合金元素含量 （重量百分比） 代號 矽 鐵 銅 錳 鎂 鉻 鋅 釩 鈦 鋇 鎵 鉛 鋯 其他 其他 鋁 代號 矽 鐵 銅 錳 鎂 鉻 鋅 釩 鈦 鋇 鎵 鉛 鋯 每種 總和 鋁 1060 025 035 005 003 003 003 005 005 003 003 003 003 003 003 最少 996 1100 095 SiFe 095 SiFe 005020 005 010 005 015 最少 990 2014 05012 07 3950 04012 02008 010 025 015 005 015 剩餘的 2024 050 050 3849 03009 1218 010 025 015 005 015 剩餘的 2219 02 030 5868 020040 002 010 005015 002010 010025 005 015 剩餘的 3003 06 07 005020 1015 010 005 015 剩餘的 3004 030 07 025 1015 0813 025 005 015 剩餘的 3102 040 07 010 005040 030 010 005 015 剩餘的 5052 025 040 010 010 2228 015035 010 005 015 剩餘的 5083 040 040 010 04010 4049 005025 025 015 005 015 剩餘的 5086 040 050 010 02007 3545 005025 025 015 005 015 剩餘的 5154 025 040 010 010 3139 015035 020 020 005 015 剩餘的 5454 025 040 010 05010 2430 005020 025 020 005 015 剩餘的 5456 025 040 010 05010 4755 005020 025 020 005 015 剩餘的 6005 0609 035 010 010 04006 010 010 010 005 015 剩餘的 6005A 05009 035 030 050 04007 030 020 010 005 015 剩餘的 6060 03006 010030 010 010 03506 05 015 010 005 015 剩餘的 6061 04008 07 015040 015 0812 004035 025 015 005 015 剩餘的 6063 02006 035 010 010 04509 010 010 010 005 015 剩餘的 6066 0918 050 0712 0611 0814 040 025 020 005 015 剩餘的 6070 1017 050 015040 04010 05012 010 025 015 005 015 剩餘的 6082 0713 050 010 04010 06012 025 020 010 005 015 剩餘的 6105 0610 035 010 010 04508 010 010 010 005 015 剩餘的 6162 04008 050 020 010 0711 010 025 010 005 015 剩餘的 6262 04008 07 015040 015 0812 004014 025 015 04007 04007 005 015 剩餘的 6351 0713 050 010 04008 04008 020 020 005 015 剩餘的 6463 02006 015 020 005 04509 005 005 015 剩餘的 7005 035 040 010 02007 1018 006020 4050 001006 008020 005 015 剩餘的 7072 07 SiFe 07 SiFe 010 010 010 0813 005 015 剩餘的 7075 040 050 1220 030 2129 018028 5161 020 005 015 剩餘的 7116 015 030 05011 005 0814 4252 005 005 003 005 015 剩餘的 7129 015 030 05009 010 1320 010 4252 005 005 003 005 015 剩餘的 7178 040 050 1624 030 2431 018028 6373 020 005 015 剩餘的 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 錳加鉻必須介於 012050 其他 限制適用於所有的元素，無論是表格中有或沒有。 鑄造用鋁合金 美國鋁業協會（Aluminium Association，AA）採取與鍛造用合金相似的命名原則。英國標準（British Standard，BS）、德國標準（Deutsches Institut für Normung，DIN）使用了不同的名稱。 在美國鋁業協會（AA）系統，第二、第三位數代表了最小含鋁量，例如 150x 代表最少含 9950 鋁。該數字小數點後值為 0 或 1，指的鑄件和鑄錠分別 I J Polmear Light Alloys Arnold 1995 。美國鋁業協會系統下的主要鑄造用鋁合金列表如下： 1xxx 系列：至少含 99 鋁 2xxx 系列：銅 3xxx 系列：矽，銅和（或）鎂 4xxx 系列：矽 5xxx 系列：鎂 6xxx 系列：鎂，矽 7xxx 系列：鋅 8xxx 系列：錫 9xxx 系列：混合 命名合金 杜拉鋁（硬鋁）（銅－鋁合金） 鎂諾克斯合金（鎂－鋁合金） 矽鋁明（鋁－矽合金） 用途概要 常用航天航空合金 這些鋁合金，被用在飛機及其他航空器結構有悠久的歷史。Fundamentals of Flight Shevell Richard S 1989 Englewood Cliffs Prentice Hall ISBN 0133390608 Ch 18 pp 373386 7075 鋁合金 6061 鋁合金 6063 鋁合金 2024 鋁合金 5052 鋁合金 其他航太合金 這些都是目前生產的，但較少廣泛使用，應用在航太上的鋁合金。 2090 鋁合金 2124 鋁合金 2195 鋁合金（鋁鋰合金）－用於在飛機超輕量級外部燃料箱。 2219 鋁合金 2324 鋁合金 6013 鋁合金 7050 鋁合金 7055 鋁合金 7150 鋁合金 7475 鋁合金 航海合金 這些合金常被用在造船，海運業及鹽水成分較高的地方使用。Boatbuilding with Aluminum Stephen F Pollard 1993 International Marine ISBN 0070504261 5052 鋁合金 5083 鋁合金 5086 鋁合金 6061 鋁合金 6063 鋁合金 易拉罐合金 這些合金大量應用於易拉罐，包括啤酒、汽水飲料、食品等易拉罐包裝。 3004 鋁合金－易拉罐罐體（使用較少） 3104 鋁合金－易拉罐罐體 5052 鋁合金－易拉罐罐蓋和拉環 5052 鋁合金－易拉罐罐蓋和拉環 建築裝飾用合金 這些合金大量應用於建築幕牆裝飾中 1100 鋁合金－裝飾幕牆 3003 鋁合金－裝飾幕牆 註解 Category 鋁合金 Category 可迴圈再造物料