第5章非铁材料
大学材料科学基础 第五章材料的相结构和相图(1)
弗兰克尔空位
肖脱基空位
2) 为了保持电中性，离子间数量不等的置换会 在晶体内部形成点缺陷。 如：2Ca2+→Zr4+ ，形成氧离子空缺。 3) 陶瓷化合物中存在变价离子，当其电价改变 时，也会在晶体中产生空位。 如：方铁矿中，部分Fe2+被氧化为Fe3+时， 2FeO+O → Fe2O3中，产生阳离子空缺。 同理，TiO2中，部分Ti4+被还原为Ti3+时，产 生阴离子空缺。 这种由于维持电中性而出现的空位，可以 当作电子空穴。欠缺或多出的电子具有一定的 自由活动性，因而降低了化合物的电阻。这种 现象在材料的电性能方面有重要意义。
3．陶瓷材料中的固溶方式
陶瓷材料——一般不具备金属特性，属无机非金属。 无机非金属化合物可以置换或间隙固溶的方式溶入其 它元素而形成固溶体，甚至无限固溶体，但是一般形 成有限固溶体。 如：Mg[CO3] → (Mg,Fe)[CO3] →(Fe,Mg)[CO3] →Fe[CO3] 菱镁矿 含铁菱镁矿 含镁菱铁矿 菱铁矿 不改变原来的晶格类型，晶格常数略有改变。
(3) 多为金属间或金属与类金属间的化合物， 以金属键为主，具有金属性，所以也称金属 间化合物。 (4) 晶体结构复杂。 (5) 在材料中是少数相，分布在固溶体基体 上，起到改善材料性能、强化基体的作用。 中间相可分为以下几类： 正常价化合物；电子化合物；间隙相；间隙 化合物；拓扑密堆相。
1. 正常价化合物 • 通常是由金属元素与周期表中第Ⅳ、Ⅴ、 Ⅵ族元素形成，它们具有严格的化合比， 成分固定不变，符合化合价规律，常具有 AB、AB2、A2B3分子式。 • 它的结构与相应分子式的离子化合物晶体 结构相同，如分子式具有AB型的正常价化 合物其晶体结构为NaCl型。正常价化合物 常见于陶瓷材料，多为离子化合物。如 Mg2Si、Mg2Pb、MgS、AuAl2等。 • 在合金材料中，起弥散强化的作用。
材料成型工艺基础(第三版) (刘建华)章 (5)
3.工艺性能
粉末的工艺性能包括松装密度、流动性、压缩性与成型 性。工艺性能也主要取决于粉末的生产方法和粉末的处理工 艺(球磨、退火、加润滑剂、制粒等)。
松装密度亦称松装比，是金属粉末的一项主要特性，指 金属粉末在规定条件下，自由充填标准容器所测得的单位体 积松装粉末的质量，与材料密度、颗粒大小、颗粒形状和粒 度分布有关。松装密度影响粉末成型时的压制与烧结，也是 压模设计的一个重要参数。
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5.1.4 粉末冶金材料的应用及发展
粉末冶金由于在技术和经济上有优越性，在国民经济中 起到越来越大的作用。可以说，现在没有一个工业部门不使 用粉末冶金材料和制品的，从普通机械制造到精密仪器，从 日常生活到医疗卫生，从五金工具到大型机械，从电子工业 到电机制造，从采矿到化工，从民用工业到军事工业，从一 般技术到尖端技术，粉末冶金材料和制品都得到了广泛的应 用。粉末冶金材料及制品的分类与应用列于表5-1中。
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混合好的粉末通常需要过筛，除去较大的夹杂物和润滑 剂的块状凝聚物，并且应尽可能及时使用，否则应密封储存 起来，运输时应减少震动，防止混合料发生偏析。
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2.物理方法
常用的物理方法为蒸气冷凝法，即将金属蒸气经冷凝后 形成金属粉末，主要用于制取具有大的蒸气压的金属粉末。 例如，将锌、铅等金属蒸气冷凝便可以获得相应的金属粉末。
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3.化学方法
常用的化学方法有还原法、电解法等。 还原法是使用还原剂从固态金属氧化物或金属化合物中 还原制取金属或合金粉末。它是最常用的金属粉末生产方法 之一，方法简单，生产费用较低。比如铁粉通常采用固体碳 还原法，即把经过清洗、干燥的氧化铁粉以一定比例装入耐 热罐，入炉加热后保温，得到海绵铁，经过破碎后得到铁粉。
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第5章金属材料及热处理概论
第5章金属材料及热处理概论 （3）热膨胀性。金属在温度升高时体积膨胀的现象称 为热膨胀性，用线膨胀系数α表示，其单位是1／℃或1／K， 即温度每升高1℃，其单位长度的膨胀量。α值越大，金属的 尺寸或体积随温度变化而变化的程度就越大。
第5章金属材料及热处理概论
2.金属材料的化学性能
金属材料的化学性能是指金属材料在室温或高温条件下
全性，因此必须同时考虑金属材料的冲击韧度。 目前，工程上一般用金属夏比冲击试验来测定金属材料 的冲击韧度值αk。 金属夏比冲击试验是先将被测的金属材料制成一定形状
和尺寸的试样(图5－1(a)为u形缺口冲击试样)，将其安放在冲
击试验机上，把具有一定重量G的摆锤提到h1高度后，使摆锤 自由下落(见图5－1(b))。
第5章金属材料及热处理概论 3）塑性 塑性是指金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致
破裂的能力。
许多零件或毛坯是通过塑性变形而成形的，要求材料有
较高的塑性，并且为防止零件工作时脆断，也要求材料有一
定的塑性。塑性也是金属材料的主要力学性能指标之一，常 用的塑性指标有断后伸长率δ 和断面收缩率ψ 。关于塑性
第5章金属材料及热处理概论 （2）收缩性。收缩性是指铸件在冷却凝固时，体积和线 性尺寸收缩的程度。收缩不利于金属铸造，它将使铸件产生
缩孔、缩松、变形等缺陷。
高中化学人教版(2019)必修第二册课后训练：第5章 第3节 无机非金属材料
第三节无机非金属材料课后训练巩固提升一、双基巩固学考突破1.唐三彩、秦兵马俑制品的主要材料在成分上属于()。
A.氧化铝B.二氧化硅D.合金,主要材料黏土属于硅酸盐。
全国卷Ⅰ)陶瓷是火与土的结晶,是中华文明的象征之一,其形成、性质与化学有着密切的关系。
下列说法错误的是()。
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成C.陶瓷是应用较早的人造材料,主要化学成分是硅酸盐,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点,不是青色,A项错误。
秦兵马俑是陶制品,由黏土经高温烧结而成;陶瓷,具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点,B、C、D三项正确。
3.陶瓷已广泛应用于生活和生产中,下列不属于陶瓷制品的是()。
A.电器中的绝缘瓷管B.实验室中的坩埚D.建筑上烧制的砖瓦,其余选项均为陶瓷制品。
,优点是()。
A.耐高温耐腐蚀,不怕氧化B.密度大,硬度大C.韧性好,易于切削、锻打、拉伸;金属材,易于切削、锻打、拉伸,具有良好的导电性和导热性。
5.下列叙述正确的是()。
A.CO2和SiO2都是酸性氧化物,所以两者物理性质相似B.因为CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑,所以硅酸的酸性比碳酸的酸性强C.CO2和SiO2都能与碳反应,且都作氧化剂既能与NaOH溶液反应,又能与氢氟酸反应,所以二氧化硅属于两性氧化物和SiO2都是酸性氧化物,两者物理性质差别很大,A项错误;硅酸的酸性比碳酸的酸性弱,反2,是因为CO2为气体,可以脱离反应体系,B项错误;CO2和SiO2与C反应时都作氧化剂,C项正确;SiO2与氢氟酸的反应属于特例,SiO2属于酸性氧化物,D项错误。
6.《天工开物》记载:“凡埏泥造瓦,掘地二尺余,择取无砂黏土而为之”,“凡坯既成,干燥之后,则堆积窑中燃薪举火”,“浇水转釉(主要为青色),与造砖同法”。
下列说法错误的是()。
A.黏土是制砖瓦和水泥的主要原料B.“燃薪举火”使黏土发生复杂的物理化学变化C.沙子的主要成分为硅酸盐,浇水冷却成青瓦项,由“择取无砂黏土而为之”,说明黏土是制砖瓦和水泥的主要原料,正确。
人教高一化学第五章 化工生产中的重要非金属元素 知识点总结含答案解析
人教高一化学第五章化工生产中的重要非金属元素知识点总结含答案解析一、选择题1．某稀硫酸和稀硝酸混合溶液100 mL，逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉加入量的变化如图所示。
下列说法错误的是()A．H2SO4浓度为4 mol/LB．溶液中最终溶质为FeSO4C．原混合酸中NO3-浓度为0.2 mol/LD．AB段反应为：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋【答案】C【分析】由图象可知，由于铁过量，OA段发生反应为：Fe+NO3-+4H+=Fe3++NO↑+2H2O，AB段发生反应为：Fe+2Fe3+=3Fe2+，BC段发生反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑．最终消耗Fe为22.4g，此时溶液中溶质为 FeSO4，则n（ FeSO4）=n（Fe），由硫酸根守恒n（H2SO4）=n（ FeSO4），根据OA段离子方程式计算原混合酸中NO3-物质的量，再根据c=nV计算c（H2SO4）、c（NO3-）。
【详解】A、反应消耗22.4g铁，也就是22.4g÷56g/mol＝0.4mol，所有的铁都在硫酸亚铁中，根据硫酸根守恒，所以每份含硫酸0.4mol，所以硫酸的浓度是4mol/L，A正确；B、硝酸全部被还原，没有显酸性的硝酸，因为溶液中有硫酸根，并且铁单质全部转化为亚铁离子，所以溶液中最终溶质为FeSO4，B正确；C、OA段发生反应为：Fe+NO3-+4H+=Fe3++NO↑+2H2O，硝酸全部起氧化剂作用，所以n （NO3-）=n（Fe）＝0.2mol，NO3-浓度为2mol/L，C错误；D、由图象可知，由于铁过量，OA段发生反应为：Fe+NO3-+4H+=Fe3++NO↑+2H2O，AB段发生反应为：Fe+2Fe3+＝3Fe2+，BC段发生反应为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，D正确。
答案选C。
【点晴】该题难度较大，解答的关键是根据图象分析各段发生的反应，注意与铁的反应中硝酸全部起氧化剂作用。
在做此类题目时，应当先分析反应的过程，即先发生的是哪一步反应，后发生的是哪一步。
工程材料及机械制造基础习题及答案.
第一章材料的种类与性能1．强度：强度是指在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。
2．屈服强度：材料在外力作用下开始发生塑性变形的最低应力值。
3．弹性极限：产生的变形是可以恢复的变形的点对应的弹性变形阶段最大应力称为弹性极限。
4．弹性模量：材料在弹性变形范围内的应力与应变的比值称为弹性模量。
5．抗拉强度：抗拉强度是试样拉断前所能承受的最大应力值。
6．塑性：断裂前材料产生的塑性变形的能力称为塑性。
7．硬度：硬度是材料抵抗硬物压入其表面的能力。
8．冲击韧度：冲击韧度是材料抵抗冲击载荷的能力。
9．断裂韧度：断裂韧度是材料抵抗裂纹扩展的能力。
10．疲劳强度：疲劳强度是用来表征材料抵抗疲劳的能力。
11．黏着磨损：黏着磨损又称咬合磨损，其实质是接触面在接触压力作用下局部发生黏着，在相对运动时黏着处又分离，使接触面上有小颗粒被拉拽出来，反复进行造成黏着磨损。
12．磨粒磨损：磨粒磨损是当摩擦副一方的硬度比另一方大的多时，或者在接触面之间存在着硬质粒子是所产生的磨损。
13．腐蚀磨损：腐蚀磨损是由于外界环境引起金属表面的腐蚀物剥落，与金属表面之间的机械磨损相结合而出现的磨损。
14．功能材料：是具有某种特殊的物理性能，化学性能，生物性能以及某些功能之间可以相互转化的材料。
15．使用性能：是指在正常使用条件下能保证安全可靠工作所必备的性能，包括材料的力学性能，物理性能，化学性能等。
16．工艺性能：是指材料的可加工性，包括可锻性，铸造性能，焊接性，热处理性能及切削加工性。
17．交变载荷：大小，方向随时间呈周期性变化的载荷作用。
18．疲劳：是机械零件在循环或交变载荷作用下，经过较长时间的工作而发生断裂的现象。
20．蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。
21．脆断：在拉应力状态下没有出现塑性变形而突然发生脆性断裂的现象。
22．应力松弛：是指承受弹性应变的零件在工作过程中总变形量保持不变，但随时间的延长，工作应力自行逐渐衰减的现象。
2025届高考化学一轮总复习真题演练第5章非金属及其化合物第25讲硅无机非金属材料
第5章 非金属及其化合物 第25讲 硅 无机非金属材料1．(2024·新高考山东卷)下列之物具有典型的齐鲁文化特色，据其主要化学成分不能与其他三种归为一类的是( )A ．泰山墨玉B ．龙山黑陶C ．齐国刀币D ．淄博琉璃解析：选C 。
墨玉、黑陶、琉璃的主要成分属于无机非金属材料，齐国刀币的主要成分为青铜，属于金属材料。
2．(2024·新高考广东卷)广东始终是我国对外沟通的重要窗口，馆藏文物是其历史见证。
下列文物主要由硅酸盐制成的是( ) 文物选项A.南宋鎏金饰品B.蒜头纹银盒 文物选项C.广彩瓷咖啡杯D.铜镀金钟座 成分是银，属于金属材料，B 项不符合题意；瓷质咖啡杯的主要成分是陶瓷，属于硅酸盐材料，C 项符合题意；铜镀金钟座的主要成分是铜和金，属于金属材料，D 项不符合题意。
3．(2024·新高考河北卷)定窑是宋代五大名窑之一，其生产的白瓷闻名于世。
下列说法正确的是( )A ．传统陶瓷是典型的绝缘材料B ．陶瓷主要成分为SiO 2和MgOC ．陶瓷烧制的过程为物理变更D ．白瓷的白色是因铁含量较高答案：A4．(2024·新高考山东卷)三氯甲硅烷(SiHCl 3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8 ℃，熔点为－126.5 ℃，易水解。
试验室依据反应Si ＋3HCl=====△ SiHCl 3＋H 2，利用如下装置制备SiHCl 3粗品(加热及夹持装置略)。
回答下列问题：(1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入HCl，一段时间后接通冷凝装置，加热起先反应。
操作(ⅰ)为______________________________；推断制备反应结束的试验现象是__________________________。
图示装置存在的两处缺陷是____________________________________________________。
2021年高中化学第五章3_2新型无机非金属材料课时作业课件人教版必修二
Si3N4＋6CO，下列说法正确的是( B )
A．在氮化硅的合成反应中，N2 是还原剂，SiO2 是氧化剂 B．上述反应中每生成 1 mol Si3N4，N2 得到 12 mol 电子 C．该反应属于四个基本反应类型之一 D．该反应无有毒气体产生，不需要尾气处理装置
3．碳纳米管是由碳原子组成的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲 而成，具有许多异常的力学、电学和化学性能。下列关于碳纳米
管的说法不正确的是( A )
A．碳纳米管属于一种有机合成纤维 B．碳纳米管与金刚石互为同素异形体 C．常温下，碳纳米管具有较好的稳定性 D．碳纳米管比表面积大，可用作新型储氢材料
解析：A.碳纳米管由碳单质组成，不属于有机合成纤维，A 错误；B.碳纳米管与金刚石都由碳元素组成，但结构与性质不同， 互为同素异形体，B 正确；C.碳单质性质稳定，所以常温下，碳 纳米管具有较好的稳定性，C 正确；D.碳纳米管是由碳原子组成 的六角形蜂巢状平面薄膜卷曲而成，所以比表面积大，可用作新 型储氢材料，D 正确。答案选 A。
4．熔融烧碱应选用的器皿是( C )
A．石英坩埚 B．普通玻璃坩埚 C．生铁坩埚 D．陶瓷坩埚
解析：石英、普通玻璃、陶瓷中均含有 SiO2，高温下，烧 碱能与 SiO2 反应而使坩埚腐蚀，铁在高温下不与 NaOH 反应， 故应选用生铁坩埚。
5．能贮存在具有玻璃塞的磨口试剂瓶里的试剂是( C )
A．HF 溶液 B．KOH 溶液
下列对上述三个反应的叙述中，错误的是( D )
A．①③为置换反应 B．②为化合反应 C．①②③均为氧化还原反应 D．三个反应的反应物中硅元素均被还原
解析：反应①③中硅元素被还原，反应②中硅元素被氧化， D 错误。
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5.1 非铁金属及其合金
5.1.2 铜及铜合金
纯铜（紫铜）物理性能：密度为 8.94g/cm 3 ，熔点为1083℃，无磁性。 具有面心立方结构．无同素异构转变。
第5章非铁材料
5.1 非铁金属及其合金
5.1.2 铜及铜合金
特点：具有优良的导
电性、导热性，很高的化 学稳定性和良好的抗蚀性 能。纯铜的强度不高，硬 度低，塑性很好。经冷变
铝合金 比重小，比强度高。 在空气中的抗蚀性好。 容易加工。
第5章非铁材料
5.1.1 铝及铝合金
5.1.1 铝及铝合金
1、形变铝合金 分类：防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝 合金。 防锈铝合金：Al-Mg和Al-Mn合金，特点是耐蚀性 能好，易加工和焊接，但强度低不能通过热处理强化； 硬铝合金： Al-Cu-Mg和Al-Cu-Mg合金，特点是有 极强的失效硬化能力，强度高，耐蚀性和焊接性差； 超硬铝合金： Al-Cu-Mg-Zn合金，特点是强度很 高； 锻铝合金：Al-Mg-Si-Cu和Al-Cu-Mg-Ni-Fe合金， 具有良好的热塑性、铸造性能和较高的力学性能。
成本高。
第5章非铁材料
5.1.3 钛及钛合金
5.1.3 钛及钛合金
1、α钛合金
退火组织为单向α固溶体，热压加工成型，含 5％Al与2.5％Sn起固溶强化作用。
2、β钛合金
加入V、Mo使其室温下全部为β相，淬火得介
稳 定的β相钛合金，可通过淬火、失效处理强化，
室温强度高。
3、 α＋β钛合金
加入适当的稳定β相的合金元素所得，高度合
第五章 非铁材料
5.1 非铁金属及其合金 5.1.1 铝及铝合金 纯铝
特性：银白色的金属，具有面心立力方 晶格，密度为2.7g/cm3 ，导电性、导热 性好，强度低，塑性好。
主要用途：配制铝合金，在电气工 业中用铝代铜作导线、电容器等 。
第5章非铁材料
5.1.1 铝及铝合金
5.1.1 铝及铝合金
1. 工程塑料
塑料：一种合成树脂为主要成分的高分
子材料。由合成树脂和添加剂组成。
３）铍青铜
以Be为主要加入元素的铜合金。铍含 量为1.7～2.5％ 。
铍青铜可以淬火、时效处理提高强度、 硬度、疲劳极限和弹性极限。具有良好的 铸造性能和冷、热加工性能。 主要用于制作高级精密的弹性元件、如弹簧、 膜片、膜盘等；也用于制作特殊要求的耐 磨零件，如钟表的齿轮和发条、压力表游 丝等。
第5章非铁材料
青铜的代号用（Q+主加元素符号+ 主加元素百分含量+其他元素的百分含 量）表示。
第5章非铁材料
5.1.2 铜及铜合金
１）锡青铜
以锡为主要加入 元素的铜合金。
锡含量是决定锡
青铜性能的关键，含
锡量5～7%的锡青铜塑
性最好，适用于冷热
加工；含锡量大于10%
的锡青铜，强度升高，
塑性很低，只作铸造
用。
第5章非铁材料
5.1 非铁金属及其合金
5.1.3 钛及钛合金
特点：熔点1667℃，密度4.5g/cm3， 密排六方晶格α－Ti，高于882.5℃为体心 立方晶格β—Ti。优点：强高（1500Mpa），密度小，
热强度高，耐蚀性高。
缺点：工艺性差；导热系数小、摩擦
因数大，故切削性差；弹性模量小，变形
时回弹大，冷变形困难；硬度低，不耐磨；
第5章非铁材料
5.1.1 铝及铝合金
5.1.1 铝及铝合金
2、铸造铝合金 分类：Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系、Al-Re 系等合金。 Al-Si系合金具有优良的铸造性能，加入Cu、Mg、Mn等 元素使其强化，通过热处理可进一步提高力学性能； Al-Cu系合金有较高的强度和耐热性，但铸造性能差； Al-Mg系合金属高强度、高耐蚀合金； Al-Zn系合金有自淬火效应铸造后经变质、失效处理后 强度较高，但耐蚀性差，热裂倾向大； Al-Re系合金有良好的铸造和耐热性能。
5.1.2 铜及铜合金
２）铝青铜
以Al为主要加入元素的铜合金。铝 的含量小于12%。
铝青铜的强度、硬度、耐磨性、耐 热性、耐蚀性都高于黄铜和锡青铜，并 能进行热处理强化。
工业上压力加工用的铝青铜一般含 铝量低于5～7%；含铝10%左右的合金， 强度高，用于热加工或铸造用材。
第5章非铁材料
5.1.2 铜及铜合金
普通黄铜 （铜锌合金）
表示方法 H62 （H+铜含量）
特殊黄铜 在普通黄铜基础上加入
Al、Mn 、 Si 、 Pb 等元素
HMn58-2
表示方法（H+主要元素符号 ＋铜含量＋主加元素含量）
第5章非铁材料
5.1.2 铜及铜合金
1. 黄铜
第5章非铁材料
5.1.2 铜及铜合金
2. 白铜
以Ni为主要元素（含量小于50%）的铜合金。
分类（铸造 在其前加“Z” ）
简单白铜 （铜镍合金）
表示方法 （ B+镍含量）
B30
特殊白铜 在简单白铜基础上加入 Fe、Zn 、 Mn 、 Al
等元素
BFe5-1
表示方法（B+主要元素符号 ＋镍含量＋主加元素含量）
第5章非铁材料
5.1.2 铜及铜合金
3. 青铜
除Ni和Zn以外的其它元素为主要合 金元素的铜合金。
金化的α＋β钛合金可通过热处理获得。
第5章非铁材料
名称 密度
（g/cm2)
Al
2.7
Ti
4.51
Mg
1.74
钢
7.85
比较
比强度 （单位密度下材料的强度）
500-700/2.7 1200/4.51
250-300/1.74 700-1200/7.85
第5章非铁材料
第五章 非铁材料
5.2 高分子材料
铜合金 机械性能好 摩擦系数小
形加工后，强度提高，但 伸长率下降。
工业纯铜加工产品代 号有T1、T2、T3、T4四种。 主要用于制作电线、蒸发
在空气环境下 具有良好的抗 蚀性。
容易加工。
器等。
第5章非铁材料
5.1.2 铜及铜合金
1.黄铜
以锌（含量小于50%）为主要加入元 素的铜合金。
分类（铸造 在其前加“Z” ）
分类
（序号越大，纯度越低） 工业高纯铝（LG1～LG5）
工业纯铝（L1～L7）
第5章非铁材料
5.1.1 铝及铝合金
5.1.1 铝及铝合金
铝的强度低， 不宜作承力结构材 料使用。加入硅、 铜、镁、锰等合金 元素，其强度比纯 铝高几倍，可用于 制造承受一定载荷 的机械零件。
铝根据二元相 图，可分为变形铝 合金和铸造铝合金 两大类。