學 生： 49714094 劉士嘉 49714037 李佳和 49714103 郭權逸日 期： 2011/5/30

金屬合金種類 輕金屬發展原因 何謂輕金屬材料 介紹輕金屬 輕金屬鋁、鎂、鈦特性 介紹鋁及其合金 介紹鎂及其合金 介紹鈦及其合金 鋁、鎂、鈦運用在 3C 電子產品部位 鋁、鎂、鈦應用發展 結論 資料、圖片來源

金 屬 合 金

鐵 屬 合 金

鋼 鐵 合 金

非 鐵 合 金

縮墨鑄鐵

展鑄鐵

白鑄鐵

延性鑄鐵

灰鑄鐵

高 合 金

低 合 金

不 鏽 鋼工 具 鋼

高 碳 鋼中 碳 鋼低 碳 鋼

普通碳鋼

可熱理鋼

高強度低合金鋼

普通碳鋼銅及其合金

鋁及其合金

鎂及其合金

鈦及其合金

耐高溫金屬

超合金

貴重金屬

其它

輕金屬材料產業發展，符合目前節約能源、降低二氧化碳排放、資源再生及清潔生產等全球性環保訴求。

輕金屬材料具有容易分類回收之特點，加上精煉技術不斷改善，大幅提高回收效率，充分達到資源再生之目的。

相信輕金屬材料技術之持續發展，將使我們的生活環境更加舒適健康。

材料密度小於 3.5g ／ cm 3 的金屬稱為輕金屬，如鋁、鎂、鈹、鋰等。

國外把材料密度為 4.5g ／ cm 3 的鈦也稱為輕金屬。

中國工業界通常只把鋁和鎂算作輕金屬，而把鈹、鋰、鈦等算作稀有金屬。

輕金屬材料通常包括鋁、鋁合金、鎂、鎂合金及以鋁、鎂為基礎的粉末冶金材料和復合材料等。

輕金屬其簡單的定義即指：『於常溫下具備質輕、高強度、特殊功能性及地球蘊藏豐富合金元素等特性之金屬材料』 。

此類金屬材料包括鋁合金、鎂合金及鈦合金材料。

合金材料更因具備優異的物理、機械、化學及可回收再利用等特性。

輕金屬材料於機械零件之應用，可大幅降低零件慣性重量，進而提升定位精度、快速傳動等目的外，也可提升零件磨耗壽命、降低電力使用能耗、增益環保回收等效益。

鋁（ Al ） 、鎂（ Mg ） 、鈦（ Ti ）

純鋁（密度 2.7g ／ cm 3 ）具延展性，商用鋁要求比純鋁距更大的強度，所以需添加其他元素產生各種合金。

鋁非常輕，也是電的良導體，和其他金屬製成合金之後，既堅韌又輕巧，因此，廣泛地用於飛機、汽車、卡車等零件和電纜上。

鋁合金通常使用銅、鋅、錳、矽、鎂等合金元素。跟普通的碳鋼相比有更輕及耐腐蝕的性能，但抗腐蝕性不如純鋁。

鋁合金產業發展規模僅次於鋼鐵業，遠大於鎂合金、鈦合金、工程塑膠等結構產業。

鋁合金應用上的一個重點輕量化。

鋁合金的成分需要向美國鋁業協會（ AA ）註冊。

輕量化，比重只有鋼鐵 1/3 。

耐候性佳，可在一般大氣中或流體中使用。

很好的光反射性，可作為裝飾用。

部分鋁合金強度可與鋼結構相當甚至更高。

優良的彈性特性，有利於具震動結構件使用。

在極低溫仍具良好韌性，不像鋼鐵會變脆。

加工性良好。

具有與銅相當之熱傳與導電性。

▲ 鋁 合 金 鍵 盤

▲ 鋁 合 金 門 框

▲ 鋁 合 金 單 拐

▲ 鋁 合 金 輪 框 ▲ 鋁 合 金腳 踏 車

▲ 鋁合金網球拍

鎂（密度 1.74g ／ cm 3 ）具有銀白色光澤，略有延展性、密度小及離子化傾向大。

鎂金屬主要用途有鋁合金配料、鋼鐵的精煉脫硫、 Kroll法製備鈦（海綿鈦提煉技術）等。

鎂比鋁輕，含 5%-30% 鎂的鋁鎂合金質輕，有良好的機械性能，廣泛在航空、太空上使用。

鎂易於氧化的性質，可用於製造許多純金屬的還原劑。也可用於閃光燈、煙花、照明彈等。

鎂合金是常用結構金屬中最輕的，且鎂合金抗拉強度、熱傳導係數亦不亞於市面上目前常用的合金。

優點 缺點

高強度、耐衝擊 活性大

熱傳導性佳 冷加工性低

可回收性

應用產業 應用產品

汽車零件車座支架、儀表板及托架、電動窗馬達殼體、升降器及輪軸、

油門踏板、音響殼體、後視鏡架等。

自行車零件 避震器零件、車架、曲柄、輪圈、煞車手把等。

電子通訊 筆記型電腦外殼、 MD 外殼、行動電話外殼、投影機外殼等。

航太國防 航空用通信器、雷達機殼、飛機起落架輪殼、靶材零組件等。

運動用品 網球拍、滑雪板固定器、球棒等。

器材工具 釣魚自動收線匣、控制閥、相機機殼、 攝錄放影機殼等。

資料來源：金屬中心 ITIS計畫 2004

▲ 鎂 合 金 錠

▲ 手 機 外 殼

▲ 鎂 合 金 輪 框

▲ 相 機 機 身

▲ 高 爾 夫 球 桿

▲ 燈 具 ▲ 方 向 盤

純鈦（密度 4.5g ／ cm 3 ）具有可塑性，高純鈦的延伸率可達 50-60% ，但純鈦強度較鈦合金低。

鈦是一種銀白色的過渡金屬，其特徵為重量輕、強度高、具金屬光澤，良好的抗腐蝕能力。

具有穩定的化學性質，耐高、低溫、抗強酸、抗強鹼，以及高強度、低密度，被美譽為「太空金屬」。

鈦能與鐵、鋁、釩或鉬等其他元素熔成合金，造出高強度的輕合金。

鈦最有用的兩個特性是，抗腐蝕性，及金屬中最高的強度－重量比。

無毒性

生物相容性

儲氫特性

形狀記憶特性

低溫特性

高溫強度

陽極處理可成豐富色彩

低導熱性

低熱膨脹性

超導特性

放射性半衰期短

非磁性

應用產業 應用產品

航太國防 噴氣發動機、導彈及太空飛行器等。

工業程序 化工與石油製品、海水淡化及造紙等。

電子通訊 筆記型電腦、數位相機、行動電話、 VCD 、DVD 、 TV 等外殼。

醫學 義肢、骨科移植及牙科器械與填充物等。

運動休閒用品 高爾夫球桿 /頭、自行車、眼鏡框等。

靶材 半導體專工 /光碟 /LCD 等。

▲ 腳 踏 車

▲ 鍋 具 ▲ 項 鍊 ▲ 刀 具

▲ 手 錶

▲ 高 爾 夫 球 桿

▲ 假 牙 ▲ 眼 鏡 鏡 框

應用產品 應用部位

鋁合金 所有可攜式電子產品及光學產品。

框體、外殼 /機殼、支架、頂蓋、底盤、外框。

鎂合金

數位攝錄影機、數位投影機、電視機。

框體、外殼 /機殼、支架、頂蓋、底盤、外框。

數位相機、單眼相機。

框體、頂蓋、底蓋、外殼、鏡頭底座、三角架雲台部。

筆記型電腦、可攜式MD唱盤、無線手機

頂蓋、 LCD邊框、鍵盤框、底盤、內構件（支架、導片、固定盒）、散熱片。

鈦合金 高級相機、高級可攜式電子產品。 外殼 /機殼、頂蓋、外

框。

鋁（ Al ） 鎂（ Mg ） 鈦（ Ti ）

建築及公共工程 次結構鋁屋 × 大型建築屋頂海濱及海洋構物

汽、機車全鋁車

Space Frame（主結構體）

120 ㎏ / 車熱鍛用品

汽車機車

運動器材 腳踏車結構 腳踏車避震筒 高爾夫球具

工業用途 LNG船、軌道車輛

× 特殊耐蝕 /環保食品製程設備

可攜式產品實用化

0.5~0.6mm板材壓造 /壓鑄

板材技術高級產品/超耐蝕手機 /PDA

高科技應用（功能性）

高純度導線 × 靶材

在省能源 /輕量化及環保回收的趨勢下，輕合金的前景將有極佳的發展機會，大幅擴張的應用領域為汽車及 3C/ 資訊產品。

輕合金的應用以鋁合金為主體，鎂合金繼之而起，鈦合金須加上功能性（耐蝕、 耐熱、 表面質感等）的訴求，才會有比較好的發展。

為適應新時代新需求 /新性能，包括新合金、加工技術、應用資料庫等都需加強。

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