铝合金具有良好的耐蚀性、较高的比强度和导热性以及在低温下能保持良好力学性能等特点，在航空航天、汽车、电工、化工、交通运输、国防等工业部门被广泛地应用。
掌握铝合金的焊接性特点、焊接操作技术、接头质量和性能、缺陷的形成及防止措施等，对正确制定铝合金的焊接工艺，获得良好的接头性能和扩大铝合金的应用范围具有十分重要的意义。
铝的重量轻和耐腐蚀是其性能的两大突出特点，纯铝的密度约为2.7 g/cm3,仅为铁、铜密度的1/3；铝及铝合金的表面易生成一层致密、牢固的Al2O3保护膜，这层保护膜只有在卤素离子或碱离子的激烈作用下才会遭到破坏，因此具有很好的耐大气（包括工业性大气和海洋大气）腐蚀和水腐蚀的能力，能抵抗多数酸和有机物的腐蚀。
采用缓蚀剂，可耐弱碱液腐蚀；采用保护措施，可以提高铝合金的耐蚀性能。在各种牌号的变形铝及铝合金中，铝锰和铝镁合金属于防锈铝合金，不能热处理强化，但强度比纯铝高，并具有优秀的抗蚀性和焊接性能。
1-铝合金的分类、成分和性能
铝合金的分类
铝合金可分为变形铝合金（又分为非热处理强化铝合金、热处理强化铝合金两类）和铸造铝合金。变形铝合金是指经不同的压力加工方法制成的板、带、管、型、条等半成品材料；铸造铝合金以合金铸锭供应。
按GB/T3190—1996和GB/T16474—1966的规定，铝合金牌号命名的基本原则是：可直接采用国际四位数字体系牌号。
四位字符牌号的第一位、第三位、第四位为阿拉伯数字，第二位为英文大写字母。2×××为Al－Cu系，3×××为Al－Mn系，4×××为Al－Si系，5×××为Al－Mg系，6×××为Al－Mg－Si系，7×××为Al－Zn系，8×××为Al－其他元素，9×××为Al－备用系。这样，我国变形铝合金的牌号表示法与国际上的通用方法基本一致。
Al－Mn合金和Al－Mg合金属于防锈铝合金，不能热处理强化，但非热处理强化铝合金通过加工硬化、固溶强化提高力学性能，特点是强度中等、塑性及耐蚀性好，又称防锈铝，原先代号为LF××。强度比纯铝高，并且具有优异的抗腐蚀性和良好的焊接性，是目前焊接结构中应用最广的铝合金、超硬铝、锻铝等。
硬铝
硬铝的牌号是按铜的增加顺序编排的。Cu是硬铝的主要成分，为了得到高的强度，Cu含量一般应控制在4.0%～4.8%。Mn也是硬铝的主要成分，主要作用是消除铁对抗蚀性的不利的影响，还能细化晶粒、加速时效硬化。在硬铝合金中，铜、硅、镁等元素能形成溶解于铝的化合物，从而促使硬铝合金在热处理时强化。
退火状态下硬铝的抗拉强度为160～220MPa，经过淬火及时效后抗拉强度增加至312～460MPa。但硬铝的耐蚀性能差，为了提高合金的耐蚀性，常在硬铝板表面覆盖一层工业纯铝保护层。
超硬铝
合金中锌、镁、铜的平均总含量可达9.7%～13.5%，在当前航空航天工业中仍是强度最高和应用最多的一种轻合金材料。超硬铝的塑性和焊接性差，接头强度远低于母材。由于合金中锌含量较多，形成晶间腐蚀及焊接热裂纹的倾向较大。
锻铝
具有良好的热塑性，而且铜含量越少热塑性越好，适于作锻件用。具有中等强度和良好的抗蚀性，在工业中得到广泛应用。
铝合金的性能
防锈铜器（铝锰合金、铝镁合金）主要用于要求高的塑性的焊接性、在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如油箱、汽油或润滑油导管、各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件等。
铝合金被广泛应用航空航天、建筑、汽车、机械制造、电工、化学工业、商业等领域。铝合金在飞机制造中是主要的结构材料，它约占骨架质量的55%，而且大部分关键轴承部件，如涡轮发动机轴向压缩机叶片、机翼、骨架、外壳、尾翼等是由铝合金制造的。
铝合金的焊接性特点
铝合金熔化焊时有如下困难和特点：
（1）铝和氧的亲和力很大，因此在铝及铝合金表面总有一层难熔的氧化铝膜远远超过铝的熔点，这层氧化膜不溶于金属并且妨碍被熔融填充金属润湿。在焊接或钎焊过程中应将氧化膜清除或破坏掉。
（2）熔焊时，铝合金的焊接性首先体现在抗裂性上。在铝中加入铜、锰、硅、镁、锌等合金元素可获得不同性能的合金，各种合金元素对铝合金焊接裂纹的影响不同。
（3）铝合金的固态和液态色泽不易区别，焊接操作时难以控制熔池温度。
（4）焊后焊缝易产生气孔，焊接接头区易发生软化。
对铝合金进行焊接，可以用多种不同的焊接方法，表1.4所列的为部分铝合金的相对焊接性。
现代科学技术的发展促进了铝合金焊接技术的进步。可焊接的铝合金材料范围逐步扩大，现在不仅可以成功地焊接非热处理强化的铝合金，而且解决了传统的航空航天和军工等行业，逐步扩大到国民经济生产和人民生活的各个领域。
铝合金不等于金属铝
当我们谈论铝合金即纯铝(Al)和其他合金材料的混合物。在其元素状态下，铝质轻且耐腐蚀，但不适用于大多数工业应用和自行车。纯铝相对较软，难以加工并且具有高热膨胀性。例如，通过在纯铝（通常为Al99.5）中加入硅等其他元素，它就成为可以焊接的合金。添加铜和锌可提高合金的强度。其他金属，包括镁、锰、铁、铬、钛或钪也可以少量添加以改变性能，通常比例远低于1%。不同的“配方”调配出来的铝合金材料应用于车架和零部件。例如Al6061、Al6069、Al7005或Al7075。编号的T后缀代表合金的热处理。例如，T6合金经过固溶热处理和退火硬化，使其具有最大的抗拉强度。不同种类的合金之间，物理性质的差别还是非常大的。
当经受重复的负载后，材料可能会在低于其拉伸强度的数值下断裂，这种现象我们称为金属疲劳。此外，铝和所有金属一样，是一种各向同性的材料，意味着它在所有方向上都具有相同的属性。这与碳纤维不同，碳纤维在不同的加载方向上表现出不同的特性。当沿纤维长度方向拉动时，它具有极高的抗拉强度，但在横向加载或压缩时很脆弱。作用在自行车上的力是复杂的，这意味着碳纤维必须以不同方向进行叠置，以应对拉伸、压缩和扭转。
铝合金在彻底断裂之前会发生弯折
这如何反映在车架和组件中？如果你比较一下自行车上的铝合金会发现，较低系列号通常更柔软、更容易加工且更便宜。这些合金较难损坏，因为它们在撕裂之前能够产生更大的形变。然而，与更高等级的合金相比，它们的强度重量比并不好，这意味着需要使用更多的材料来达到所需的强度。所以可以使用较低等级的合金省钱，但这是以性能为代价的。
重量相同的情况下，Al6069的强度比6061更高。理论上6069制成的轮圈可以承受更大的负荷，寿命更长一些，但是价格也更贵。DT Swiss EX 511和Stan的NoTubes Flow MK3是6069材料的代表性轮圈。
很少看到像POLO是用整块铝块来切割出车架的
另一方面，7系列铝比6系列合金具有更高的抗拉强度和更高的疲劳强度。但是它们更脆，不适用于轮圈，因为它们更容易断裂而不是弯曲。简而言之，与自行车车架和部件相关的铝合金的系列号越高，它们就越坚固耐用。由于材料更硬，合金更难加工，因此也更昂贵。自行车上常见的7系列合金是Al7005，比如Renthal的铝制车把。更高级的比如芬兰品牌Pole使用的7075铝，由于其钪含量和复杂的加工要求，这种合金强度更高，但也相当昂贵，焊接非常困难，这就是为什么Leo Kokkonen转而使用CNC加工。用实心铝块加工切割，然后将它们粘合在一起。这能够提高产品性能，但是售价更高（该车架5000欧元），这比大多数碳纤维车架要贵不少。
一般来说只有像连杆这样的小零件才会整块切割
由于采用抽管技术，可以沿着一定直径的管道长度实现不同的壁厚。例如，管子中间的壁可以比两端的壁更薄，从而减轻重量。今天，山地自行车制造商几乎所有的铝制车架都依赖液压成型，它允许形成更复杂的管轮廓。
理论上，铝可以回收利用
铝是从铝土矿中开采获得的。世界上最大的铝金属生产国包括澳大利亚、几内亚、中国、巴西、印度尼西亚和印度。金属铝需要经过额外工艺获得，生产一公斤金属铝需消耗大约15千瓦时的电力，产生高达25公斤的二氧化碳。此外，一吨氧化铝的初级提取产生的有害赤土或高达铝本身一倍以上，它们最终进入垃圾填埋场，目前很难回收利用。幸运的是，至少最终的铝制品可以回收利用。铝循环再利用的能量只需要初级生产所需能源的5-10%就可以。Leo Kokkonen认为这是在碳和铝之间做出决定时的核心论点。“从长远来看，我们真的需要考虑这个问题。我们生产的无法回收的材料越多，时间久了环境问题越严重，金属则可以循环回收利用。”
当然，循环利用也有缺点：以目前的技术，每次循环利用后的金属质量会下降。如果不同种类的金属能够正确分类，那么无线循环是可行的。然而，不同的合金通常会在废料场混在一起。当它被熔化时，它会产生混合物，无法从中生产出高质量的合金，因为一些杂质无法再被去除。事实上，德国的大部分铝废料最终都用在品质较差的铸造，或者作为钢铁生产中的添加剂。目前，全球加铝制品只有不到四分之一来自循环利用
