飛機上的合金材料主要有鋁合金、鎂合金、和鈦合金等，其中鋁合金材料占飛機用料50%--70%左右，鎂合金材料占飛機用料5%--10%左右，現代化的飛機，鈦合金的用量比重越來越大。
1、鋁合金
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鋁是一種輕金屬，密度小，具有很高的塑性，易于加工，可制成各種型材、板材，抗腐蝕性能好。
鋁合金具有密度小、比強度高、耐蝕性和成型性好、成本低等一 系列優點 , 在航空、航天 、 船舶、核工業及兵器工業都有著泛的應用前景及不可替代的地位。
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在航空方面 , 鋁合金是飛機機體結構的主要用材。
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發展初期，為了提高鋁合金的機械強度，研究人員相繼開發了2014、2017合金，隨后又開發了2024-T3合金，Al-Zn-Mg-Cu系合金 7075-T6 , 隨后又研制了更高強度的7178 一 T6合金。
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但是2024-T3、7075一T6合金在短橫向都有應力腐蝕開裂傾向。7xxx系鋁合金的應力腐蝕問題由于7075一T73的研制成功而得到解決,隨后又研制了在犧牲較小強度的條件下可一定程度滿足抗腐蝕性能要求的T76狀態。
為了提高鋁合金的斷裂韌度，美國首先研制了7475合金。為進一步滿足厚大截面結構強度和應力腐蝕性能的要求，Alcoa公司研制了705小T74合金。
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總體來說,航空鋁合金在20世紀80年代末期以后取得了突破性進展,國外已將最新一代的航空鋁合金成功應用到各種新型飛機上,國內對這些新合金的研究工作才剛剛開始。航空鋁合金的研發應當緊緊圍繞強度、剛度、耐熱性、可靠性、長壽命、減重和低成本制造技術等問題展開。
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2、鎂合金
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鎂合金具有較高的抗振能力，在受沖擊載荷時能吸收較大的能量，還有良好的吸熱性能，因而是制造飛機輪轂的理想材料。鎂合金也用于導彈和衛星上的一些部件。
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目前，鎂合金材料在航空領域的應用主要包括：飛機框架、座椅、發動機機匣、齒輪箱等。
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為了提高鎂合金的強度，研究人員近年來對各個Mg-RE系合金重新進行了審視，系統研究了Mg-Nd-Zn、Mg-Gd、Mg-Gd-Y、Mg-Gd-Nd、等多個 Mg-RE 系合金，重點探討了合金的強化與韌化機制，研究發現 JDM1 和 JDM2 鎂合金具有優良的綜合力學性能。
JDM1 鑄造鎂合金是一種低稀土含量的鎂合金，其典型的室溫力學性能為屈服強度 140 MPa、抗拉強度 300MPa、延伸率 10%，典型的顯微組織如下圖所示
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JDM2 鑄造鎂合金是一種高稀土含量的鎂合金，其典型的室溫力學性能為屈服強度 240 MPa、抗拉強度 370 MPa、延伸率 4%。合金典型的顯微組織如下圖所示
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將先進鎂合金材料與成型新工藝相結合，制備了多種航空航天用部件：
1）采用涂層轉移精密鑄造技術和 JDM1 鑄造鎂合金結合，成功制備了某型號輕型導彈艙體和發動機機匣，滿足了艙體和發動機機匣的內表面（非加工面）對光潔度的高要求。
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2）采用大型鑄件低壓鑄造技術和 JDM2 鑄造鎂合金結合，成功制備了某型直升機尾部減速機匣。這兩類鑄件尺寸較大，結構復雜，采用常規鑄造很難避免鑄造縮松的產生。通過提高低壓鑄造保壓壓力和控制鑄件凝固溫度場的方法，成功解決了上述問題，制備的鑄件已經通過用戶嚴格檢查。
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3）JDM2 鎂合金與常規等 溫熱擠壓工藝相結合，成功制備了某型號輕型導彈彈翼（圖(a)）。
4）JDM1 鎂合金與常規等溫熱擠壓工藝相結合，成功制備了 φ145 mm 的無縫管（圖 (b)），該管材用于某型號輕型導彈殼體的制備。
3、鈦合金
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鈦及鈦合金材料密度低、比強度高(目前金屬材料中最高)、耐腐蝕、耐高溫、無磁、組織性能和穩定性好，可以與復合材料結構直接連接，而且兩者之間的熱膨脹系數相近，不易產生電化學腐蝕，具有優良的綜合性能。因此，鈦合金在航空領域得到越來越廣泛的應用。
英國3D打印鈦合金飛機機翼內部構件
1950年美國首次在F-84戰斗轟炸機上用作后機身隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件。60年代開始鈦合金的使用部位從后機身移向中機身、部分地代替結構鋼制造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構件。鈦合金在軍用飛機中的用量迅速增加，達到飛機結構重量的20%～25%。70年代起，民用機開始大量使用鈦合金，如波音747客機用鈦量達3640公斤以上。
馬赫數大于 2.5的飛機用鈦主要是為了代替鋼，以減輕結構重量。又如，美國SR-71 高空高速偵察機(飛行馬赫數為3，飛行高度26212米)，鈦占飛機結構重量的93%，號稱“全鈦”飛機。
號稱“全鈦飛機”的SR-71偵察機
伴隨著航空金屬材料的不斷發展，飛機金屬加工工藝也在迅速發展，如大型壁板時效成型技術、大型模鍛件制造、3D打印技術、先進膠結技術、先進焊接技術等。
在飛機設計時，一定要綜合材料優勢，揚長避短，物盡其用，這樣才能最大限度地發揮材料的性能，真正實現飛機結構的安全、高效，達到減少重量、降低制造和運營成本的目的。