鋼是當今世界上使用最廣泛的金屬，以良好的成本提供了材料性能的完美平衡。但是，當密度為 7.8 克/立方厘米的鋼材對於應用來說太重時，產品設計師必須轉向更輕的可用材料。雖然許多塑膠可以減輕負載，但輕質金屬是一種流行且堅固的選擇。
最受歡迎的鋼的輕質金屬和合金替代品是鋁、鈦和鎂。為了幫助設計人員評估這些輕質金屬，我們創建了一個簡短的指南，比較了每種金屬的優點和缺點，以及一些常見的應用。
#1 鈦 – 比鋼輕 42%
鈦晶棒
Alchemist-hp (pse-mendelejew.de)，CC BY-SA 3.0，來自 Wikimedia Commons
作為一種合金，鈦是迄今為止該列表中最強的金屬。它還具有優異的耐腐蝕性，在高溫下表現良好，並且由於其高生物相容性而非常適合植入物。但它確實有一些缺點。
鈦是我們清單中三種輕質金屬中最重的，重量為4.51 克/立方公分。它也是最昂貴且最具挑戰性的機械加工。因此，鈦通常被保留用於需要更堅固材料的更高要求的應用。
鈦的常見應用包括：
- 要求具有高耐化學性的化學加工設備。
- 持久耐用的醫療植入物、設備和義肢。
- 堅固且輕質的航空航太零件
- 耐腐蝕海洋
#2 鋁 – 比鋼輕 65%
一塊鋁
http://images-of-elements.com/aluminium.php，CC BY 3.0，來自維基共享資源
鋁的重量接近鋼的三分之一（2.70g/cm3），是世界上使用最廣泛的有色金屬。鋁具有優異的耐腐蝕性，某些合金的強度可接近碳鋼。儘管鋁比鋼貴，但比鎂和鈦便宜。
鋁具有非常高的成型性和機械加工性、良好的焊接性和高延展性。它具有高導熱性和導電性。儘管如此，它仍然容易磨損，強度重量比低於鈦，並且在高溫下表現不佳。鋁和鎂的熔點相似，分別為 660°C (1220°F) 和 650°C (1202°F)
由於鋁的用途如此廣泛，因此它具有廣泛的應用，其中包括：
- 電子元件和電線。
- 散熱器可實現高效加熱和冷卻
- 飛機機身和許多其他航空航太零件
- 耐用、經濟高效的消費品，如家具和炊具。
- 建築元素，例如欄桿和壁板
- 鑄鋁和擠壓鋁汽車零件
#3 鎂 – 比鋼輕 77%
結晶鎂
鎂比鋁貴，但比鈦合金便宜，被用作最輕結構合金的基礎。鎂本身很容易受到腐蝕和化學降解，而且它的強度也比本文中的其他金屬低。然而，現代鎂合金和塗層技術正在幫助提高鎂產品的強度和耐用性。
鎂具有很高的機械加工性，但通常只能由願意接受高度可燃鎂粉塵危險的專業商店進行機械加工。它還具有獨特的阻尼能力，可用於減輕敏感設備的振動。大多數鎂應用都旨在利用其極輕的重量（1.74g/cm3），包括：
- 行李箱、梯子和相機等消費性產品的組件
- 高性能運動和娛樂設備，如自行車車架
- 齒輪和設備中的減重部件
- 高性能汽車零件，如鎂合金輪圈和變速箱
選擇最好的輕金屬
工程師和專案經理討論設計
本文討論的三種金屬都是減輕產品重量的好方法。如果您希望製造出更方便消費者握持和使用的產品，或者希望透過降低總組裝重量來提高效能並減少摩擦，您可以考慮它們。選擇使用哪一種最終取決於成本、強度和耐用性要求等因素。
- 鈦具有卓越的耐用性，但價格昂貴且加工難度高。
- 鎂的重量非常輕，與其他元素形成合金時，可以製造出更堅固的金屬，同時也能提高性能。
- 鋁是最具成本效益且最常用的有色合金，為大量應用提供非常好的耐用性
