純鋁的強度低，不宜用來制作承受載荷的結構零件。向鋁中加入適量的硅、銅、鎂、錳等合金元素，可制成強度較高的鋁合金，若在經冷變形強化或熱處理，可進一步提高強度。
根據鋁合金的成分和生產工藝特點,通常分爲形變與鑄造鋁合金兩大類.工業上應用的主要有鋁-錳,鋁-鎂,鋁-鎂-銅,鋁-鎂-硅-銅,鋁-鋅-鎂-銅等合金.變形鋁合金也叫熟鋁合金,據其成分和性能特點又分爲防鏽鋁,硬鋁,超硬鋁,鍛鋁和特殊鋁等五種.
鋁合金是純鋁加入一些合金元素制成的，如鋁—錳合金、鋁—銅合金、鋁—銅—鎂系硬鋁合金、鋁—鋅—鎂—銅系超硬鋁合金。鋁合金比純鋁具有更好的物理力學性能：易加工、耐久性高、適用範圍廣、裝飾效果好、花色豐富。鋁合金分爲防鏽鋁、硬鋁、超硬鋁等種類，各種類均有各自的使用範圍，並有各自的代號，以供使用者選用。
鋁合金基本常識
一、分類 ：展伸材料分非熱處理合金及熱處理合金
1.1 非熱處理合金： 純鋁—1000系，鋁錳系合金—3000系，鋁矽系合金—4000系，鋁鎂系合金—5000系。
1.2 熱處理合金： 鋁銅鎂系合金—2000系，鋁鎂矽系合金—6000系，鋁鋅鎂系合金—7000系。
二、合金編號 ： 我國目前通用的是美國鋁業協會〈Aluminium Association〉的編號。茲舉
例說明如下： 1070-H14(純鋁)
2017-T4(熱處理合金)
3004-H32(非熱處理合金)
2.1位數：表示主要添加合金元素。
1：純鋁
2：主要添加合金元素爲銅
3：主要添加合金元素爲錳或錳與鎂
4：主要添加合金元素爲矽
5：主要添加合金元素爲鎂
6：主要添加合金元素爲矽與鎂
7：主要添加合金元素爲鋅與鎂
8：不屬於上列合金系的新合金
2.2第二位數： 表示原合金中主要添加合金元素含量或雜質成分含量經修改的合金 。
0：表原合金
1：表原合金經次修改
2：表原合金經第二次修改
2.3第三及四位數：
純鋁：表示原合金
合金：表示個別合金的代號
＂-″：後面的Hn或Tn表示加工硬化的狀態或熱處理狀態的鍊度符號
-Hn ：表示非熱處理合金的鍊度符號
-Tn ：表示熱處理合金的鍊度符號
2 鋁及鋁合金的熱處理
一、鍊度符號 ： 若添加合金元素尚不足於完全符合要求，尚須藉冷加工、淬水、時效
處理及軟燒等處理，以獲取所需要的強度及性能。這些處理的過程稱
之爲調質，調質的結果便是鍊度。
鍊度符號 定 義
F 制造狀態的鍊度
無特定鍊度下制造的成品，如擠壓、熱軋、鍛造品等。
H112 未刻意控制加工硬化程度的制造狀態成品，但須保證機械性質。
O 軟燒鍊度
完全再結晶而且軟狀態。如系熱處理合金，則須從軟燒溫度緩慢冷卻，完全防止淬水效果。
H 加工硬化的鍊度
H1n：施以冷加工而加工硬化者
H2n：經加工硬化後再施以適度的軟燒處理
H3n：經加工硬化後再施以安定化處理
n以1~9的數字表示加工硬化的程度
n=2 表示1/4硬質
n=4 表示1/2硬質
n=6 表示3/4硬質
n=8 表示硬質
n=9 表示超硬質
T T1： 高溫加工冷卻後自然時效。擠型從熱加工後急速冷卻，再經常溫十效硬化處理。亦可施以不影響強度的矯正加工，這種調質適合於熱加工後冷卻便有淬水效果的合金如：6063。
T3： 溶體化處理後經冷加工的目的在提高強度、平整度及尺寸精度。
T36： T3經6%冷加工者。
T361： 冷加工度較T3大者。
T4： 溶體化處理後經自然時效處理。
T5： 熱加工後急冷再施以人工時效處理。
人工時效處理的目的在提高材料的機械性質及尺寸的安定性適用於熱加工冷卻便有淬水效果的合金如：6063。
T6： 溶體化處理後施以人工時效處理。
此爲熱處理合金代表性的熱處理，無須施以冷加工便能獲得優越的強度。於溶體化處理後爲提高尺寸精度或矯正而施以冷加工，如不保證更高的強度時，亦可當作是T6鍊度。
T61： 溶體化處理後施以溫水淬水再經人工時效處理，溫水淬水的目的在防止發生變形。
T7： 溶體化處理後施以安定化處理(亦及人工時效處理的溫度或時間較T6處理高或長)。
其目的在改善耐硬力腐蝕裂及防止淬水時發生變形。
T7352： 溶體化處理後除去殘餘應力再施以過時效處理(亦及人工 時效處理的溫度或時間較T6處理高或長)。
目的在改善耐硬力腐蝕裂。於溶體化處理後施以1~5%變形的壓縮加工，以消除殘餘應力。
T8： 溶體化處理後施以冷加工再施以人工時效處理，冷加工時斷面減少率爲3%及6% 各爲T83 及T86。
T9： 溶體化處理後人工時效處理，後施以冷加工，後冷加工 的目的在增加強度。
鋁中合金元素和雜質對性能的影響
1 合金元素影響
銅元素
鋁銅合金富鋁部分平衡相圖如圖 所示。548時，銅在鋁中的溶解度爲 5.65%,溫度降到302時，銅的溶解度爲0.45%。銅是重要的合金元素，有一定的固溶強化效果，此外時效析出的CuAl2有着明顯的時效強化效果。 鋁合金中銅含量通常在2.5% ~ 5%，銅含量在4%~6.8%時強化效果，所以大部分硬鋁合金的含銅量處於這範圍。
鋁銅合金中可以含有較少的硅、鎂、錳、鉻、鋅、鐵等元素。
硅元素
Al—Si合金系平衡相圖富鋁部分如圖 所示。在共晶溫度577 時，硅在 固溶體中的溶解度爲1.65%。盡管溶解度隨溫度降低而減少，介這類合金一般是不能熱處理強化的。鋁硅合金具有極好 的鑄造性能和抗蝕性。
若鎂和硅同時加入鋁中形成鋁鎂硅系合金，強化相爲MgSi。鎂和硅的質量比爲1.73:1。設計Al-Mg-Si系合金成分時，基體上按此比例配置鎂和硅 的含量。有的Al-Mg-Si合金，爲了提高強度，加入適量的銅，同時加入適量的鉻以抵消銅對抗蝕性的不利影響。
Al-Mg2Si合金系合金平衡相圖富鋁部分如圖 所示。Mg2Si 在鋁中的溶解度爲1.85%，且隨溫度的降低而減速小。
變形鋁合金中，硅單獨加入鋁中只限於焊接材料，硅加入鋁中亦有一定的強化作用。
鎂元素
Al-Mg合金系平衡相圖富鋁部分如圖 所示。盡管溶解度曲線表明，鎂在鋁中的溶解度隨溫度下降而大大地變小，但是在 大部分工業用變形鋁合金中，鎂的含量均小於6%，而硅含量也低，這類合金是不能熱處理強化的，但是可焊性良好，抗蝕性也好，並有中等強度。
鎂對鋁的強化是明顯的，每增加1%鎂，抗拉強度大約升高瞻遠34MPa。如果加入1%以下 的錳，可能補充強化作用。因此加錳後可降低鎂含量，同時可降低熱裂傾向，另外錳還可以使Mg5Al8化合物均勻沉澱，改善抗蝕性和焊接性能。
錳元素
Al-Mn合金系平平衡相圖部分如圖 所示。在共晶溫度658時，錳在 固溶體中的溶解度爲1.82%。合金強度隨溶解度增加不斷增加，錳含量爲0.8%時，延伸率達值。Al-Mn合金是非時效硬化合金， 即不可熱處理強化。
錳能阻止鋁合金的再結晶過程，提高再結晶溫度，並能顯著細化再結晶晶粒。再結晶晶粒的細化 主要是通過
MnAl6化合物彌散質點對再結晶晶粒長大起阻礙作用。MnAl6的另一作用是能溶解雜質鐵，形成（Fe、Mn）Al6，減小鐵的有害影響。
錳是鋁合金的重要元素，可以單獨加入形成Al-Mn二元合金，更多的是和其它合金元素一同加入，因此大多鋁合金中均含有錳。
鋅元素
Al-Zn合金系平衡相圖富鋁部分如圖 所示。275時鋅在鋁中的溶解度爲31.6%，而在125時其溶解度則下降到5.6%。
鋅單獨加入鋁中，在變形條件下對鋁合金強度的提高十分有限，同時存在應力腐蝕開裂、傾向，因而限制了它的應用。
在鋁中同時加入鋅和鎂，形成強化相Mg/Zn2，對合金產生明顯的強化作用。Mg/Zn2含量 從0.5%提高到12%時，可明顯增加抗拉強度和屈服強度。鎂的含量超過形成Mg/Zn2相所需超硬鋁合金中，鋅和鎂的比例控制在2.7左右時，應力腐蝕 開裂抗力。
如在Al-Zn-Mg基礎上加入銅元素，形成Al-Zn-Mg-Cu系合金，基強化效果在所有鋁合金中，也是航天、航空工業、電力工業上的重要的鋁合金材料。
2．微量元素的影響
鐵和硅
鐵在Al-Cu-Mg-Ni-Fe系鍛鋁合金中，硅在Al-Mg-Si系鍛鋁中和在Al-Si系焊條及鋁硅鑄造合金中，均作爲合金元素加的，在基它鋁合金 中，硅和鐵是常見的雜質元素，對合金性能有明顯的影響。它們主要以FeCl3和遊離硅存在。在硅大於鐵時，形成β-FeSiAl3(或 Fe2Si2Al9)相，而鐵大於硅時，形成α-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。當鐵和硅比例不當時，會引起鑄件產生裂紋，鑄鋁中鐵含量過 高時會使鑄件產生脆性。
鈦和硼
鈦是鋁合金中常用的添加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中間合金形式加入。鈦與鋁形成 TiAl2相，成爲結晶時的非自發核心，起細化鑄造組織和焊縫組織的作用。Al-Ti系合金產生包反應時，鈦的臨界含量約爲0.15%，如果有硼存在則減 速小到0.01%。
鉻
鉻在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常見的添加元素。600℃時，鉻在鋁中溶解度爲0.8%，室溫時基本上不溶解。
鉻在鋁中形成（CrFe）Al7和（CrMn）Al12等金屬間化合物，阻礙再結晶的形核和長大過程，對合金有一定的強化作用，還能改善合金韌性和降低應力腐蝕開裂敏感性。但會場增加淬火敏感性，使陽極氧化膜呈黃色。
鉻在鋁合金中的添加量一般不超過0.35%，並隨合金中過渡元素的增加而降低。
鍶
鍶是表面活性元素，在結晶學上鍶能改變金屬間 化合物相的行爲。因此用鍶元素進行變質處理能改善合金的塑性加工性和終產品質量。由於鍶的變質有效時間長、效果和再現性好等優點，近年來在Al-Si鑄 造合金中取代了鈉的使用。對擠壓用鋁合金中加入0.015%~0.03%鍶，使鑄錠中β-AlFeSi相變成漢字形α-AlFeSi相，減少了鑄錠均勻化 時間60%~70%，提高材料力學性能和塑性加工性；改善制品表面粗糙度。對於高硅（10%~13%）變形鋁合金中加入0.02%~0.07%鍶元素，可 使初晶減少至限度，力學性能也顯著提高，抗拉強度бb 由233MPa提高到236MPa，屈服強度б0.2由204MPa提 高到210MPa，延伸率б5由9%增至12%。在過共晶Al-Si合金中加入鍶，能減小初晶硅粒子尺寸，改善塑性加工性能，可順利地熱軋和冷軋。
鋯元素
鋯也是鋁合金的常用添加劑。一般在鋁合金中加入量爲0.1%~0.3%，鋯和鋁 形成ZrAl3化合物，可阻礙再結晶過程，細化再結晶晶粒。鋯亦能細化鑄造組織，但比鈦的效果小。有鋯 存在時，會降低鈦和硼細化晶粒的效果。 在Al-Zn-Mg-Cu系合金中，由於鋯對淬火敏感性的影響比鉻和錳的小，因此宜用鋯來代替鉻和錳細化再結晶組織。
雜質元素
稀土元素加入鋁合金中，使鋁合金熔鑄時增加成分過冷，細化晶粒，減少二次晶間距，減少合金中的氣體和夾雜，並使夾雜相趨於球化。還可降低熔體表面張力，增加流動性，有利於澆注成錠，對工藝性能有着明顯的影響。
各種稀土加入量約爲0.1%at%爲好。混合稀土（La-Ce-Pr-Nd等混合）的添加，使Al-0.65%Mg-0.61%Si合金時效G?區形成的臨界溫度降低。含鎂的鋁合金，能激發稀土元素的變質作用。
雜質元素的影響
釩在鋁合金中形成VAl11難熔化合物，在熔鑄過程中起細化晶粒作用，但比鈦和鋯的作用小。釩也有細化再結晶組織、提高再結晶溫度的作用。
鈣在鋁合金中固溶度極低，與鋁形成CaAl4化合物，鈣又是鋁合金的超塑性元素，大約5%鈣和5%錳的鋁合金具有超塑性。鈣和硅形成CaSi，不溶於鋁， 由於減小了硅的固溶量，可稍微提高工業純鋁的導電性能。鈣能改善鋁合金切削性能。CaSi2不能使鋁合金熱處理強化。微量鈣有利於去除鋁液中的氫。
鉛、錫、鉍元素是低熔點金屬，它們在鋁中固溶度不大，略降低合金強度，但能改善切削性能。鉍在凝固過程中膨脹，對補縮有利。高鎂合金中加入鉍可防止鈉脆。
銻主要用作鑄造鋁合金中的變質劑，變形鋁合金很少使用。僅在Al-Mg變形鋁合金中代替鉍防止鈉脆。銻元素加入某些Al-Zn-Mg-Cu系合金中，改善熱壓與冷壓工藝性能。
鈹在變形鋁合金中可改善氧化膜的結構，減少熔鑄時的燒損和夾雜。鈹是有毒元素，能使人產生過敏性中毒。因此，接觸食品和飲料的鋁合金中不能含有鈹。焊接材料中的鈹含量通常控制在8μg/ml以下。用作焊接基體的鋁合金也應控制鈹的含量。
鈉在鋁中幾乎不溶解，固溶度小於0.0025%，鈉的熔點低（97.8℃）,合金中存在鈉時，在凝固過程中吸附在枝晶表面或晶界，熱加工時，晶界上的 鈉形成液態吸附層，產生脆性開裂時，形成NaAlSi化合物，無遊離鈉存在，不產生“鈉脆”。當鎂含量超2%時，鎂奪取硅，析出遊離鈉，產生“鈉脆”。因 此高鎂鋁合金不允許使用鈉鹽熔劑。防止“鈉脆”的方法有氯化法，使鈉形成NaCl排入渣中，加鉍使之生成Na2Bi進入金屬基體；加銻生成Na3Sb或加 入稀土亦可起到相同的作用。
