铝合金因其高强重比、耐腐蚀性和良好加工性，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑和消费品领域。在设计、仿真和材料选型中，两个基础的弹性常数尤为重要：杨氏模量（E） —— 表征材料刚度；以及 泊松比（ν） —— 表示轴向拉伸时横向收缩的比值。
要点速览
大多数铝合金在室温下的典型杨氏模量：≈ 69 GPa（≈ 10,000 ksi）。
大多数铝合金的典型泊松比：≈ 0.33。
重要提示： 与强度不同，杨氏模量在不同铝合金和热处理间变化很小（约 ±2–5%）。在关键设计或高精度有限元分析（FEA）中应以供应商数据或标准为准。
表格 — 常见铝合金的杨氏模量与泊松比
下表列出的是典型室温弹性常数，用于工程参考。用于安全关键或高精度仿真时，请参考供应商数据表或标准文献。
| 合金（常用牌号） | 典型杨氏模量 E（GPa） | 典型泊松比 ν | 说明 / 典型用途 |
|---|---|---|---|
| 1100（工业纯铝） | 69 | 0.33 | 良好的成形性、电气部件 |
| 2024 / 2024-T3 | 69 | 0.33 | 航空结构（高强度） |
| 2219 | 69 | 0.33 | 航空器机身/燃油箱（可焊） |
| 3003 | 69 | 0.33 | 通用薄板、耐腐蚀 |
| 3004 | 69 | 0.33 | 易成形，饮料罐身 |
| 5052 | 69 | 0.33 | 耐腐蚀结构薄板 |
| 5083 | 69 | 0.33 | 船舶建造、低温应用 |
| 6061 / 6061-T6 | 69 | 0.33 | 通用结构件、挤型件 |
| 6063 | 69 | 0.33 | 建筑型材（表面外观好） |
| 6082 | 69 | 0.33 | 结构挤型（欧洲常用） |
| 7075 / 7075-T6 | 69 | 0.33 | 高强度航空合金 |
| 7050 | 69 | 0.33 | 航空用高强度锻件 |
典型范围： E ≈ 68–71 GPa，ν ≈ 0.32–0.34。数值差异主要来自测试方法、温度和显微组织，但与铝合金间的屈服/抗拉强度差异相比，这些变化很小。
为什么大多数合金的杨氏模量相近
杨氏模量主要由晶格结构和原子间键合决定。大多数商业铝合金均基于相同的面心立方（FCC）铝晶格，因此 E 值只发生小幅变化。相比之下，屈服强度和韧性会因合金成分和热处理而显著不同。
工程师与设计师的实用建议
默认使用 E = 69 GPa、ν = 0.33 进行手算和初步 FEA。
当精度很重要时（例如疲劳寿命、模态分析、要求严格的 FEA），应向材料供应商索取弹性常数或使用 ASTM / EN 等标准及认证试验报告中的数据。
温度影响： 随着温度升高，E 会下降。如工作环境高于室温或处于低温环境，需使用温度相关的模量数据。
各向异性： 对于大多数轧制件与挤型件，弹性行为可近似视为各向同性；仅在高度织构化的板材或复合材料中需使用各向异性弹性张量。
单位与换算
1 GPa = 1,000 MPa。
E ≈ 69 GPa = 69,000 MPa。
以英制表示：E ≈ 10,000 ksi（1 ksi ≈ 6.895 MPa）。
常见问答
问：热处理会改变杨氏模量吗？
答：仅有非常小的改变 — 热处理对屈服/抗拉强度影响显著，但对 E 的影响很小，通常仍在窄范围内。
问：在刚度方面，合金选择重要还是几何形状重要？
答：通常是几何形状（截面面积、惯性矩）对结构刚度的影响更大；材料的 E 线性影响刚度，但铝合金间的 E 差异很小。
结论
对于大多数工程与采购场景，把铝合金的 杨氏模量视为 ≈ 69 GPa、泊松比视为 ≈ 0.33 是既准确又实用的做法。由于 E 在不同铝合金间变化有限，材料选择应更多考虑 强度、耐腐蚀性、可焊性与成本。在需要高保真度分析时，应获取供应商或标准的精确、温度依赖性弹性常数。
