铝合金是应用历史最悠久、技术最成熟、应用范围最广的轻质金属材料。其核心优势在于出色的综合性能和在成本与性能间取得的卓越平衡。铝合金密度约2.7g/cm³，约为钢材的三分之一，通过添加Cu、Mg、Zn、Si等元素进行合金化，加上适当的热处理工艺，可使铝合金获得优异的力学性能。铝合金还具有良好的耐腐蚀性。从飞机的蒙皮、桁条、隔框，到汽车的车身覆盖件、保险杠、发动机零部件，再到高速列车的车体、电子产品的金属外壳，铝合金无处不在，是现代工业中轻量化材料的主力军。根据主要合金元素和热处理特性的不同，铝合金可分为可热处理强化和不可热处理强化两类。可热处理强化的铝合金包括2系、6系、7系铝合金，包含的合金元素包括Cu、Mg、Si、Zn等。这类合金通过固溶处理和人工时效可以获得较高的强度，是航空结构和汽车承力件的主力。不可热处理强化的铝合金包括1系、3系、5系铝合金，包含的合金元素包括Mn和Mg。这类合金强度适中，但具有优异的耐腐蚀性、工艺和焊接性能，常用于船舶、化工容器和汽车内饰件。

铝合金家族中，有代表性的材料包括铝锂合金和高强韧铝合金等。铝锂合金是通过在铝中添加轻质的锂元素构成的合金，该材料实现了显著的减重和刚度提升。每添加1%的锂，合金材料的密度降低3%，弹性模量提高6%。第三代铝锂合金如2198、2060等，不仅密度更低，而且具备了优异的强度和损伤容限性能，被大量用于空客A350、波音787等先进客机的机身蒙皮和地板梁，替代传统的2系和7系合金。

高强韧铝合金以2系、7系铝合金为主，如7055、7085铝合金，是其中强度最高的代表，其抗拉强度可达到700MPa，广泛应用于飞机机翼的上壁板、机身框架等主承力结构。2系铝合金，如2024、2524铝合金具有优良的疲劳性能和损伤容限特性，因此常用于飞机机身下壁板和有抗裂纹扩展要求的部位。