Zakaj se vesoljski materiali in mobilni telefoni zgrinjajo k titanovim zlitinam?

Lastnosti titana
Visoka specifična trdnost: 1,3-krat večja od aluminijevih zlitin, 1,6-krat večja od magnezijevih zlitin, 3,5-krat večja od nerjavečega jekla, prvak med kovinskimi materiali.
Visoka toplotna trdnost: temperatura uporabe je nekaj sto stopinj višja od aluminijeve zlitine, lahko deluje dolgo časa pri temperaturi 450-500 stopinj.
Dobra korozijska odpornost: odporna na kislinsko, alkalno in atmosfersko korozijo, še posebej močna odpornost proti luknjičasti in napetostni koroziji.
Dobra zmogljivost pri nizkih temperaturah: titanova zlitina TA7 z zelo nizkimi intersticijskimi elementi lahko ohrani določeno stopnjo plastičnosti pri -253 stopnji.
Visoka kemična aktivnost: visoka kemična aktivnost pri visokih temperaturah, zlahka kemično reagira z vodikom, kisikom in drugimi plinastimi nečistočami v zraku, da ustvari utrjeno plast.
Majhna toplotna prevodnost, majhen modul elastičnosti: toplotna prevodnost je približno 1/4 niklja, 1/5 železa, 1/14 aluminija, različne titanove zlitine pa imajo približno 50% nižjo toplotno prevodnost kot titan. Modul elastičnosti titanove zlitine je približno 1/2 jekla.
Razvrstitev in uporaba titanove zlitine
Titanove zlitine lahko kategoriziramo glede na uporabo: zlitine, odporne na vročino, zlitine z visoko trdnostjo, zlitine, odporne proti koroziji (titan-molibden, zlitine titan-paladij itd.), zlitine pri nizkih temperaturah in zlitine s posebnimi funkcijami (titan). - materiali za shranjevanje železa in vodika, spominske zlitine titana in niklja). Čeprav se titan in njegove zlitine že dolgo niso uporabljali, so zaradi svojih izjemnih lastnosti prejeli številne častne nazive. Prvi naziv je "vesoljska kovina", ki je lahka, visoka trdnost in odporna na visoke temperature, posebej primerna za izdelavo letal in različnih vesoljskih plovil. Trenutno se približno 3/4 titana in titanovih zlitin, proizvedenih na svetu, uporablja v vesoljski industriji. Veliko delov, prvotno izdelanih iz aluminijeve zlitine, je zamenjala titanova zlitina.
Uporaba titanove zlitine v vesolju
Titanova zlitina se v glavnem uporablja za materiale za izdelavo letal in motorjev, kot so kovanje ventilatorjev iz titana, diskov in lopatic pod pritiskom zraka, pokrova motorja, izpušnih naprav in drugih delov, pa tudi za nosilce in predelke letala, kot so strukturni deli okvirja. Vesoljska plovila večinoma uporabljajo titanove zlitine visoke trdnosti, odpornosti proti koroziji in odpornosti na nizke temperature za izdelavo različnih tlačnih posod, rezervoarjev za shranjevanje goriva, pritrdilnih elementov, trakov za instrumente, okvirjev in raketnih lupin. Umetni zemeljski sateliti, pristajalni modul na Luni, vesoljska plovila s posadko in vesoljski raketoplan prav tako uporabljajo dele za varjenje plošč iz titanove zlitine.
Leta 1950 so Združene države prvič v lovcu-bombniku F-84 kot toplotni ščit za zadnji trup, vetrni ščit in repni pokrov ter druge nenosilne komponente. V šestdesetih letih prejšnjega stoletja so se začeli uporabljati deli iz titanove zlitine od zadnjega dela trupa do sredinskega dela trupa, ki so delno nadomestili strukturno jeklo, da bi naredili distančni okvir, nosilce, drsne lopute in druge pomembne nosilne komponente. Od sedemdesetih let prejšnjega stoletja so civilna letala začela uporabljati veliko število titanovih zlitin, kot je potniško letalo Boeing 747 s titanom. Količina titana, uporabljenega v potniškem letalu Boeing 747, je znašala več kot 3640 kilogramov, kar je predstavljalo 28 % teže stroja. . Z razvojem tehnologije obdelave se je v raketah, satelitih in vesoljskih plovilih uporabljalo tudi veliko titanove zlitine. Bolj ko je letalo naprednejše, več titana se uporablja. Ameriški F{11}}lovec iz titanove zlitine, ki predstavlja približno 25 % teže stroja; F-15Borec za 25,8 %; Ameriški lovci četrte generacije z 41-odstotnim deležem titana v motorju F119 z 39-odstotnim deležem titana so trenutna količina titana z največjo količino letal.
Titanove zlitine se uporabljajo v številnih letalskih primerih
Zakaj mora biti material za letala za zračni prevoz titanova zlitina?
Največja hitrost sodobne letalske navigacije je dosegla hitrost zvoka več kot 2,7-krat. Tako hiter nadzvočni let bo povzročil trenje med letalom in zrakom ter proizvedel veliko toplote. Ko hitrost leta doseže 2,2-kratno hitrost zvoka, aluminijeva zlitina ne zdrži, mora uporabiti titanovo zlitino, odporno na visoke temperature. Ko je razmerje med potiskom in težo letalskega motorja od 4 do 6 do 8 do 10, je izhodna temperatura plina pod tlakom ustrezno od 200 do 300 stopinj do 500 do 600 stopinj, so originalni nizkotlačni plinski diski in lopatice iz aluminija. je treba spremeniti v titanovo zlitino.
V zadnjih letih so znanstveniki raziskovalno delali na področju učinkovitosti titanovih zlitin in nenehno dosegali nov napredek. Prvotni titan, aluminij, vanadij, sestavljen iz titanove zlitine, najvišja delovna temperatura 550 stopinj ~ 600 stopinj, in na novo razvita zlitina titanovega aluminija (TiAl), najvišja delovna temperatura se je povečala na 1040 stopinj. Titanova zlitina namesto nerjavečega jekla za izdelavo diska in lopatice visokotlačnega kompresorja lahko zmanjša težo konstrukcije. Letala lahko prihranijo 4 % goriva za vsakih 10 % zmanjšanja teže. Pri raketah se lahko za vsak 1 kg zmanjšanja teže doseg poveča za 15 km.
3C aplikacije titanovih zlitin
Trenutno je industrija potrošniške elektronike, ki jo predstavljajo mobilni telefoni, zelo "involucija", vodja proizvajalcev upa, da si bo izposodil titanove zlitine, da bi izboljšal vrhunsko zmogljivost izdelka.

Huawei, Apple, Xiaomi, Honor in številni drugi telefoni so uvozili material. Apple je začel standardizirati ohišja iz titana iz serije ur Ultra in svoj na novo izdani iPhone 15, katerega različica Pro uporablja novo ohišje iz titana, s čimer je postal prvi Applov mobilni telefon, ki uporablja titan za vesoljsko uporabo; Huawei je uporabil materiale iz titana v strukturnih delih mobilnega telefona MateXs2 z zložljivim zaslonom, ki je bil izdan leta 2022, in je uporabil okvirje iz titana v Watch4Pro; Glory Izdan 12. oktobra, lahek in tanek velik notranji preklopni vodilni telefon Glory MagicVs2, ki uporablja inovativne materiale, kot so tečaji iz titana Lupin; Nova naprava Xiaomi 14, najcenejša različica 14Pro iz titana.
Poroča se, da bo Samsung uporabil osrednji okvir iz titanove zlitine na GalaxyS24Ultra, osrednji del okvirja je podoben prvotni barvni barvni shemi titana iPhone15Pro.

Na splošno se titanova zlitina z visoko specifično trdnostjo in prednostmi glede majhne teže močno promovira kot pomemben razlog, zaradi katerega so lahko izdelki potrošniške elektronike lažji, potrošniška izkušnja pa bo udobnejša.
Analiza procesnih značilnosti titanove zlitine
Prvič, toplotna prevodnost titanove zlitine je nizka, le 1/4 jekla, aluminija 1/13, bakra 1/25, zaradi počasnega odvajanja toplote v območju rezanja, kar ne prispeva k toplotnemu ravnotežju v procesu rezanja, učinek odvajanja toplote in hlajenja je zelo slab, enostavno je oblikovati visoko temperaturo v območju rezanja, deformacija delov po odboju obdelave, kar povzroči povečan navor na rezalno orodje, rob roba hitre obrabe, vzdržljivost se zmanjša.
Drugič, nizka toplotna prevodnost titanove zlitine, tako da rezalne toplote, akumulirane v rezalnem nožu v bližini majhne površine, ni enostavno razpršiti, poveča se trenje sprednje ploskve, ni enostavno odrezati, rezalne toplote ni enostavno razpršiti, pospešiti obrabo orodja. Končno je kemična aktivnost titanove zlitine visoka, obdelava pri visokih temperaturah je enostavna za reakcijo z materialom rezalnega orodja, nastanek raztapljanja, difuzije, kar ima za posledico lepljiv nož, goreč nož, zlomljen nož in druge pojave.
Značilnosti obdelovalnega centra za obdelavo titanove zlitine
Obdelovalni centri lahko obdelujejo več delov hkrati, da izboljšajo učinkovitost proizvodnje. Izboljšajte natančnost obdelave delov, dobro konsistenco izdelka. Obdelovalni center ima funkcijo kompenzacije orodja, ki lahko doseže natančnost obdelave samega stroja. Obstaja širok razpon prilagodljivosti in večja fleksibilnost, kot je obdelava loka, posnemanje robov in prehodno filetiranje tega dela, ki lahko uresniči večnamenskost enega stroja. Obdelovalni center je lahko rezkalni, vrtalni, vrtalni, narezovalni in serijsko obdelavni. Natančno obračunavanje stroškov je mogoče izvesti za nadzor urnika proizvodnje. Ni potrebe po posebnih napeljavah, prihranite veliko stroškov, skrajšajte proizvodni cikel. Močno zmanjšajte delovno intenzivnost delavcev. Lahko je večosna obdelava z UG in drugo programsko opremo za obdelavo.
Izbira orodij in materialov za hladilno tekočino
1. Izbira materiala orodja mora izpolnjevati naslednje zahteve
Zadostna trdota, trdota orodja mora biti veliko večja od trdote titanove zlitine.
Zadostna trdnost in žilavost zaradi orodja, ki reže titanove zlitine, ko je izpostavljeno velikemu navoru in rezalni sili, zato mora biti zadostna trdnost in žilavost.
Zadostna odpornost proti obrabi, zaradi žilavosti titanove zlitine, obdelovalni rezalni rob mora biti oster, zato mora imeti material orodja zadostno odpornost proti obrabi, da se zmanjša utrjevanje pri delu. To je najpomembnejši parameter pri izbiri orodij za obdelavo titanovih zlitin.
Materiali rezalnih orodij in afiniteta titanove zlitine so slabi zaradi visoke kemične aktivnosti titanove zlitine, da bi se izognili nastanku materialov rezalnih orodij in raztapljanju titanove zlitine, difuziji v zlitino, kar ima za posledico lepljenje noža, pojav žganja noža. Potem ko domači običajno uporabljeni materiali rezalnih orodij in tuji materiali rezalnih orodij za preskus pokažejo, da je uporaba visokega kobaltnega rezalnega orodja idealna, lahko glavna vloga kobalta okrepi učinek sekundarnega utrjevanja, izboljša trdoto in trdoto po toplotni obdelavi in ​​pri hkrati ima visoko žilavost, odpornost proti obrabi, dobro odvajanje toplote.
2. Geometrijski parametri rezkarja
Značilnosti obdelave titanove zlitine določajo geometrijske parametre rezalnika in navadnega orodja, obstaja velika razlika. Kot vijačnice izberite manjši kot vzpona vijačnice, poveča se utor za odstranjevanje ostružkov, enostavno odstranjevanje ostružkov, hitro odvajanje toplote, vendar tudi zmanjša odpornost pri rezanju v procesu rezanja. Sprednji kotni rezalni rob oster, hitro rezanje, izogibajte se, da titanove zlitine proizvajajo preveč rezalne toplote, da se izognete sekundarnemu utrjevanju. Zadnji kot zmanjša stopnjo obrabe rezalnega roba, olajša odvajanje toplote in v veliki meri izboljša vzdržljivost.

3. Izbira parametrov rezanja
Obdelava titanove zlitine mora izbrati nižjo rezalno hitrost, ustrezno velik pomik, razumno globino reza in končno prostornino, hlajenje mora biti zadostno. Hitrost rezanja vc {{0}} ~ 50m/min, pomik za grobo obdelavo zahteva večji pomik, končna in polkončna obdelava zahteva zmeren pomik. Globina reza ap=1/3d je ustrezna, afiniteta titanove zlitine je dobra, odstranjevanje odrezkov je težavno, globina reza je prevelika, povzročila bo oprijem orodja, opekline, pojav zloma. Dodatek za končno obdelavo zmerno površinsko utrjeno plast iz titanove zlitine približno 0,1 ~ 0,15 mm, dodatek je premajhen, rob noža reže na utrjeno plast, orodje je enostavno nositi, izogibajte se utrjeni plasti obdelave, vendar dodatek za rezanje ne sme biti prevelika.
4. Hladilna tekočina
Pri obdelavi titanove zlitine je najbolje, da ne uporabljate hladilne tekočine, ki vsebuje klor, da preprečite nastajanje strupenih snovi in ​​vodikovo krhkost, pa tudi preprečite visokotemperaturno napetostno korozijsko razpokanje titanove zlitine. Izberite sintetično vodotopno emulzijo, ki je lahko tudi samozdružljiva s hladilno tekočino. Za zagotovitev zadostne količine hladilne tekočine za obdelavo rezanja, hitrost kroženja hladilne tekočine mora biti hitra, pretok in tlak rezalne tekočine morata biti velika, obdelovalni centri so opremljeni s posebnimi hladilnimi šobami, dokler bo pozornost prilagoditve sposobna doseči želene rezultate.