向工業純鋁或精鋁中添加一種或幾種合金化元素,可制得性能各異的滿足不同使用要求的鋁合金。用的最多的合金化元素是硅、銅、鋅、鎂、錳等。這些合金元素可溶于固態鋁中,這種溶解叫固溶,形成的物質叫固溶體。合金元素在固態鋁中的溶解度隨著溫度的變化而改變,遵守一般的規律,即隨著溫度的升高溶解度增加,溫度降低溶解度下降。通常把溶有合金元素的鋁溶體叫α固溶體或鋁基固溶體或α相。合金元素在鋁中的固溶度是有一定限度的,若加入的量超過此限度,則有一部分不能固溶于鋁中,多以化合物的形式存在,即以第二相形式存在,往往把這種相稱為β相。絕大多數化合物不是正常價化合物,即不是金屬與非金屬形成的化合物,而是金屬與金屬形成的化合物,因此叫金屬間化合物。金屬間化合物可以是兩種金屬,也可以是更多種金屬,如Al2Cu、Al6FeMn。金屬間化合物的表達式沒有固定的書寫規則,如Al2Cu,也可以寫成CuAl2,但筆者認為還是按字母順序寫為好。
根據合金元素在鋁中固溶度的變化與溫度的關系,可把鋁合金分為兩大類:變形鋁合金與鑄造鋁合金。變形合金(wrought alloy)主要是可以通過熱加工或冷加工進行塑性變形生產加工產品的合金,因為它們在高溫下的單相的α固溶體合金,即合金元素全部溶于鋁中,具有良好的可塑性,可通過壓力加工成各種形狀的產品;顧名思義,鑄造鋁合金是用于鑄造或壓鑄鑄件的,因此,其先決條件是必須有良好的鑄造性能,只有共晶點附近的合金在液態才有所需要的鑄造性能,因此鑄造鋁合金的成分都含有共晶體,都大于其在鋁中的最大固溶度。
變形鋁合金又可根據其可否通過熱處理提高力學性能分為熱處理可強化和熱處理不可強化的,前者指2xxx系、6xxx系、7xxx系和部分8xxx系合金,后者包括1xxx系、3xxx系、4xxx系、5xxx系和大部分8xxx系合金。
由鋁及鋁合金的分類圖可見,2013年全世界在美國鋁業協會公司(The Aluminum Association,Inc.)技術處理注冊的變形鋁合金共計726個,其中常用的合金(active wrought aluminum alloys)534個,非常用的(inactive)192個。5xxx系合金數最多,共計140個,占總數的19.3%。