理解铝合金的屈服强度对于安全高效的结构设计、材料选型与采购至关重要。屈服强度决定了构件在受载时何时开始发生塑性变形——这是航天、汽车、船舶与土木工程中承载部件设计的关键限制。本文解释屈服强度的含义、影响因素、选材建议，并提供便捷参考表格。
为什么屈服强度重要
设计极限： 屈服强度（通常以 MPa 或 ksi 表示）常用作静态设计的允许应力。
安全性与服役性能： 超过屈服会导致永久变形、错位或失效。
材料选择权衡： 更高的屈服往往以牺牲塑性或耐蚀性为代价。正确的合金/状态选择需在强度、可制造性与成本间平衡。
典型屈服强度范围 — 常见牌号与态样
下列数值为室温下的典型工程参考值。实际数值受牌号态样、加工与检验证书影响。
| 合金（典型态样） | 典型屈服强度（Rp0.2 或 0.2% 偏移）— MPa | 典型屈服 — ksi |
|---|---|---|
| 1100（退火） | ~20–35 MPa | ~3–5 ksi |
| 2024-T3 | ~320–360 MPa | ~46–52 ksi |
| 2024-T351 | ~300–340 MPa | ~44–49 ksi |
| 2219-T87 | ~300–350 MPa | ~44–51 ksi |
| 3003-H14 | ~70–110 MPa | ~10–16 ksi |
| 3004-H19 | ~90–130 MPa | ~13–19 ksi |
| 5052-H32 | ~150–210 MPa | ~22–30 ksi |
| 5083-H116 | ~215–275 MPa | ~31–40 ksi |
| 6061-T6 | ~240–275 MPa | ~35–40 ksi |
| 6061-T651 | ~240–270 MPa | ~35–39 ksi |
| 6063-T6 | ~160–210 MPa | ~23–30 ksi |
| 6082-T6 | ~260–300 MPa | ~38–43 ksi |
| 7075-T6 | ~480–520 MPa | ~70–75 ksi |
| 7050-T7451 | ~420–470 MPa | ~61–68 ksi |
说明：
高强度合金（如 7075）具有很高的屈服，但耐蚀性较差且成本更高。
非时效强化合金（3xxx、5xxx 系）通过冷加工（加工硬化）提升强度；时效强化合金（2xxx、6xxx、7xxx 系）通过析出强化。
态样（Temper）非常重要：同一合金在不同态样（T3、T6、H32、O 等）下屈服差别显著。
表格 — 常见铝合金的杨氏模量与泊松比
| 合金（常用牌号） | 典型杨氏模量 E（GPa） | 典型泊松比 ν |
|---|---|---|
| 1100 | 69 | 0.33 |
| 2024 / 2024-T3 | 69 | 0.33 |
| 2219 | 69 | 0.33 |
| 3003 | 69 | 0.33 |
| 3004 | 69 | 0.33 |
| 5052 | 69 | 0.33 |
| 5083 | 69 | 0.33 |
| 6061 / 6061-T6 | 69 | 0.33 |
| 6063 | 69 | 0.33 |
| 6082 | 69 | 0.33 |
| 7075 / 7075-T6 | 69 | 0.33 |
| 7050 | 69 | 0.33 |
提醒： 铝合金的杨氏模量受晶格决定，通常变化很小（≈ 68–71 GPa），泊松比约为 0.33。
影响屈服强度的因素
合金化学成分： Cu、Mg、Zn、Mn 等元素改变析出行为并提高强度。
热处理 / 态样： T6、T651、T3、O、H 等不同态样导致强度差异巨大。
冷加工（加工硬化）： 非时效强化合金通过冷加工增加屈服。
晶粒尺寸与显微组织： 更细的晶粒通常提高屈服（Hall–Petch 效应）。
制造工艺： 轧制、挤压、锻造与焊接会影响局部性能。
温度与服役环境： 升高温度会降低屈服；极低温下强度可能升高。
各向异性与织构： 方向性加工（轧制/挤压）可能导致弹性与强度的轻微各向异性。
如何根据屈服强度选择合金
需高成形性的低载工况： 选 1xxx–3xxx 系（如 3003）。
中等结构用途： 5xxx（5052、5083）或 6xxx（6061）系，兼顾强度、耐蚀性与成形性。
高强度结构 / 航空： 2xxx（2024）与 7xxx（7075）系——注意防腐与疲劳性能。
需焊接： 避免含 Zn 多的 7xxx 系用于焊接；5xxx 系与部分 6xxx 系在正确处理下焊接性良好。
结论
铝合金的屈服强度 在不同合金族与态样间变化很大——从几十 MPa 的低强度商业纯铝到接近 500 MPa 的高强度航空合金。选材时应在所需屈服、延展性、耐腐蚀性与可制造性间做权衡。对于弹性与仿真输入，除非供应商给出特定数据，否则可使用 E ≈ 69 GPa、ν ≈ 0.33。关键设计时，请始终以认证数据表或实际试验结果为准。
