铝合金（aluminum alloys）按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类：形变铝合金是利用冲压、弯曲、轧、挤压等工艺和经过熔融法制锭、塑性变形加工，使其组织、形状发生变化后形成不同的形态和规格；铸造铝合金是以熔融金属充填铸型的方法，获得各种规格形状的零件毛坏。

1890年，发明了世界最早的铝铜合金，为原铝成为结构材料变为现实；1914年，铝合金压铸投入商业化运营，随着汽车工业的发展和冷室压铸机的发明，得到了快速发展；到21世纪20年代，全球已开发出成千上万种满足各领域需要的铝合金。

铝合金具有质量轻、强度高、耐腐蚀、延展性好、易加工、无磁性、冲击不产生火花、无低温脆性、无毒性、散热性强、导电性好、冲击吸收性较好、可焊接、耐核辐射性和再生循环利用率高等特性。

铝合金在航空航天、汽车、机械制造、船舶及现代工业等领域中得到了广泛的应用。随着高强轻质铝合金材料成型技术和加工技术不断发展进步，本体材料性能不断得到提升，加工成型工艺不断提升，在高端制造业发挥了轻质金属的典型优势，但仍存在一系列问题待解决。

铝合金材料发展历史可以追溯到公元前2000多年前青铜时代，当时人们所用铝合金，主要为混合铜、锌的合金。此后很长一段时间，铝为皇室贵族们享用宝器。

1808年，实验室电解还原出金属铝；1888年，采用熔盐电解法实现工业化生产出原铝。

1890年，发明了世界最早的铝铜合金，为原铝成为结构材料变为现实；1908年，发明电工铝合金1050，并制成钢芯铝绞线，开创高压远程输电先锋；1914年，铝合金压铸投入商业化运营，随着汽车工业的发展和冷室压铸机的发明，得到了快速发展；1943年，Alcoa发明了6063合金及7075合金，开创高强度铝合金的新纪元；1965年，Alcoa发明A356铸造铝合金，成为经典铸造铝合金。

从20世纪80年代至21世纪20年代，全球已开发出成千上万种满足各领域需要的铝合金，应用于军事、科技等各个领域，在人类生产生活中的轻量化、现代化发展领域贡献着关键作用。

铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类。

形变铝合金是利用冲压、弯曲、轧、挤压等工艺和经过熔融法制锭、塑性变形加工，使其组织、形状发生变化后形成不同的形态和规格。

形变铝合金根据对热处理的敏感性可分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类：可热处理强化铝合金是应用淬火和时效等热处理手段来提高机械性能和物理性能，包括硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等；不能热处理强化铝合金是通过冷加工变形来强化机械性能，包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。

形变铝合金还可以按其性能和使用特点进行分类：防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金和特殊铝合金。

铸造铝合金是以熔融金属充填铸型的方法，获得各种规格形状的零件毛坏。铸造铝合金的组织、性能不仅与其化学组成成分相关，而且还与铸造工艺和热处理方法有关。

铝合金从化学成分的角度，按照国际合金命名系统（International Alloy Designation System）可以被分为铝-铜-镁铝合金（2XXX）、铝-锰铝合金（3XXX）、铝硅合金（4XXX）、（5XXX）、铝锌合金（7XXX）和铝稀土合金等，每种合金的编号为四位数号码，其中第一位与主要合金元素有关。

1XXX代表含量不小于99.00%的纯铝。

铝-铜-镁铝合金系铝合金（2XXX）具有高的抗拉强度、韧性和疲劳强度，良好的耐热、加工及焊接性能，被广泛应用于空天、汽车及兵器工业等领域。主要牌号有 2A01、2A02、2A06、2A11、2A12 等。针对提高强度、强韧性匹配、耐损伤容限性能相继开发了一系列合金，如 2024、2124、2524、2324 合金等。

铝-锰铝合金（3XXX）以3003、 3004、 3005为主，以锰元素为主要成分，其含量在1.0-1.5%之间。该材料制造的铝合金板防锈功能较好，常应用在空调，冰箱，车底等潮湿环境中，是一款较为常用的合金。

铝硅合金材料具有优良的导热性。但是在制造期间应当合理控制硅的含量，当硅元素过多时，会导致铝硅合金中出现类似针形的组织，使合金的塑性和强度降低，机械性能下降。为了提升铝硅合金的机械性能，保证其良好的使用效果，在现代工艺中大都采用变质处理，热处理或精密铸造等方法达到调节组织形态和分布，进而得到优良的铝硅合金组织的目的。

是航天工程中一种重要的金属材料，从强度角度分类，其属于中高强度铝合金。在力学特性上，具有较高的塑性和疲劳性能，因此，目前在航空航天、交通运输、军工和机械制造等领域得到广泛应用。此外，由于铝镁合金质量轻，理论储氢量高，因此铝镁合金作为储氢材料具有广泛应用前景。

6XXX系铝-硅-镁铝合金材料是轨道交通、汽车、电子等领域的关键材料。从20世纪80年代起，欧美、日本等发达国家和地区研发了车用铝合金，注册了 6009、6016、6010、6111、6022、6082 等牌号，形成了较完整的汽车车身板、挤压材、锻件等生产和应用体系。

铝锌合金的摩擦性能与锌、铝的比例有关，在轴承制作中，当锌的质量分数为4％~6％时，可以适量添加Si可以提高轴瓦材料的耐磨性、抗疲劳强度及抗胶合性。此外，取1％~3％的Cu作为强化相加入，还可以提高合金的力学性能及抗疲劳强度。

8XXX系列为以其他元素为主要合金元素的铝合金，9XXX系列为备用合金组。其中铝稀土合金泛指含稀土金属的铝合金。在焊接领域中，稀土元素具有改善料润湿性、晶粒细化、改变组织分布状态、提高钎焊接头力学性能等优点，因此为了获得较好的焊缝稳定性，铝稀土合金在钎料改性中具有十分广阔的应用前景。

铝合金的加工方法可以分为形变和铸造两大类，此外，对铝合金进行表面处理能够提高其综合性能。

形变铝合金是利用冲压、弯曲、轧、挤压等工艺和经过熔融法制锭、塑性变形加工，使其组织、形状发生变化后形成不同的形态和规格。

铸造铝合金是以熔融金属充填铸型的方法，获得各种规格形状的零件毛坏。铝的化学性质比较活泼，熔炼过程中易与水气反应，氧化并吸氢。氢在铝合金中从液态到固态的饱和溶解度相差近17倍。因此，铝合金铸件易产生针孔和夹杂等缺陷。所以，熔体质量控制是铸造铝合金的熔体处理技术研究的一个重要部分。提高熔体质量，可直接提高铸件质量和性能这也是当前铸造铝合金研究的一个方面。

铝合金材料硬度低、耐磨性差，易产生晶间腐蚀，应用受到了限制。铝在自然条件下表面形成一层氧化膜，这种膜非常薄、易破损，尤其在酸（碱）性条件下，迅速溶解，极大地降低它的抗腐蚀能力。因此，研究人员运用各种方法对其进行表面处理，以提高它的综合性能，并取得了很大进展，研究了以硬质阳极氧化和复合阳极氧化为主的阳极氧化法、稀土转化膜法以及微弧氧化、激光处理和离子注入等方法。

铝合金材料具有较为理想的物理、力学及耐久性能。铝合金质量轻、强度高、耐腐蚀、延展性好、易加工、无磁性、冲击不产生火花、无低温脆性、无毒性、散热性强、导电性好、冲击吸收性较好、可焊接、耐核辐射性、再生循环利用率高。

参考资料

铝合金可以应用于建筑、化工、航空航天、汽车船舶、机械制造、电力电器等各个领域，在人类生产生活中的轻量化、现代化发展领域贡献着关键作用。

铝合金作为一种具有诸多优点的新型建筑材料，可适应恶劣的建筑环境及现代工程结构的发展趋势,在结构工程应用中发展迅速。在桥梁结构中应用铝合金可追溯到1933年，铝合金不仅可用于桥梁局部受力构件的附属构造和旧桥面系统的翻新与更换，还可用于桥梁的主体结构。20世纪60年代初，可压性和焊接性强的新型铝合金被应用到铝结构中，铝合金梁与混凝土桥面复合结构技术也得到了发展，美国和法国一些桥梁的建造都采用了铝合金-混凝土复合体系。

铝合金作为一种较为成熟的轻质高强合金材料在航空航天中的使用量巨大，铝合金材料一般作为结构材料使用，比钢有更高的比强度和更优异的加工性能。航空航天领域主要发展高强、高韧性和耐腐蚀性强的铝合金材料以满足航空航天严苛的使用条件，应用比较多的为2000系和7000系铝合金，在高强铝合金的基础上进行工艺的改良和材料配方的改进，通过粉末治金、喷射成型等创新的生产工艺发展性能更优异的轻质铝合金材料，开展铝基复合材料及超塑性铝合金材料相关研究。

铝合金良好的导热性和抗腐蚀性能够很好地满足汽车发动机的气缸体和气缸盖对材料的严格要求，因此目前很多汽车公司都采用全铝型气缸体、气缸盖。使用铝合金制造的轮毂具有质量轻、高强度、良好的散热性、尺寸精度高、外表美观以及能够减少纵向和横向的振动等优点。变形铝合金的合金含量较低，强度和韧性较好，可通过压力加工制成各种型材及成形零件，其主要用于制造汽车的车身面板、散热系统以及结构件和装饰件等。

由于铝合金具有比强度高、耐海水腐蚀性能好、可焊接、易加工成形、无低温脆性、无磁性等特性，在造船中应用可有效减轻舰船的质量、提高稳定性、增大航速等。因此，铝合金在世界许多国家已成为舰船的主要结构材料之一。变形铝合金在各国造船中的应用，从大型水面舰船上层建筑，上千吨的全铝海洋研究船、远洋商船和客船的建造，到水翼艇气垫船、旅客渡船、双体客船、交通艇、登陆艇等各类高速客船和军用快艇上都使用了一些变形铝合金；铸造铝合金主要用于泵、活塞、装件及鱼水雷壳体等部件。

铝具有良好的导热性，铝及铝合金广泛用于生产化工设备中换热设备、抗硝酸腐蚀的贮槽、吸附过滤器、分馏塔、管道及许多内衬等。铸造铝合金的流动性好，充型能力强，收缩率小，不易形成裂纹，抗腐蚀性能好（其表面可形成氧化铝、二氧化硅保护膜）质量轻，力学性能好优良，大量用于制造结构复杂的抗腐蚀零部件，如汽缸、管件、阀门、泵、活塞等。铝在化工生产中有许多特殊的用途，铝不产生火花，铝合金可生产盛装容易挥发性物质的容器；铝无毒性；不会造成食物变质；不影响商品的外观；不腐蚀商品；因此；铝合金广泛用于制作食品化工工业中相关设备。

铝合金的比强度高、质量轻、流动性好、充型能力强、耐蚀性好、熔点低，广泛用于拖拉机、机车零部件、电子产品、医疗器械、建筑装饰等行业。铝合金有优良的延展性，在日用品行业及食品行业得到大量使用。在输送电力领域，铝合金制作的导线成本低、质量轻、抗腐蚀性能好、传热及易导电、抗磨，因而越来越受到人们的重视。在输电领域，铝合金的使用量最大，高达90%的高压导线材料是铝制品。铝硅合金可作为良好的脱氧剂，减少钢产生皮下与泡的敏感性，炼钢脱氧提高钢的品质。

随着高强轻质铝合金材料成型技术和加工技术不断发展进步，本体材料性能不断得到提升，加工成型工艺不断提升，在高端制造业发挥了轻质金属的典型优势，但是仍然存在一系列的问题，需要在现有基础上进一步开展如下工作：

在轻质高强铝合金的发展应用过程中，应力腐蚀问题是伴随铝合金的整个应用发展史之中的主要问题,如何削弱或延缓高强度铝合金在使用过程中的应力腐蚀问题，成为铝合金应用过程中的主要难题。

参考资料