Perché i materiali aerospaziali e i telefoni cellulari si riversano sulle leghe di titanio?

Proprietà del titanio
Elevata resistenza specifica: 1,3 volte quella delle leghe di alluminio, 1,6 volte quella delle leghe di magnesio, 3,5 volte quella dell'acciaio inossidabile, il campione tra i materiali metallici.
Elevata resistenza termica: la temperatura di utilizzo è di diverse centinaia di gradi superiore a quella della lega di alluminio, può funzionare a lungo a una temperatura di 450-500 gradi.
Buona resistenza alla corrosione: resistente alla corrosione acida, alcalina e atmosferica, particolarmente forte resistenza alla vaiolatura e alla tensocorrosione.
Buone prestazioni a bassa temperatura: la lega di titanio TA7 con elementi interstiziali molto bassi può mantenere un certo grado di plasticità a -253 gradi.
Elevata attività chimica: elevata attività chimica ad alte temperature, reagisce facilmente chimicamente con idrogeno, ossigeno e altre impurità gassose nell'aria per generare uno strato indurito.
Piccola conduttività termica, piccolo modulo di elasticità: la conduttività termica è circa 1/4 del nichel, 1/5 del ferro, 1/14 dell'alluminio e varie leghe di titanio hanno una conduttività termica di circa il 50% inferiore a quella del titanio. Il modulo di elasticità della lega di titanio è circa 1/2 di quello dell'acciaio.
Classificazione e utilizzo delle leghe di titanio
Le leghe di titanio possono essere classificate in base al loro utilizzo: leghe resistenti al calore, leghe ad alta resistenza, leghe resistenti alla corrosione (leghe di titanio-molibdeno, leghe di titanio-palladio, ecc.), leghe a bassa temperatura e leghe con funzioni speciali (titanio -materiali di ferro per lo stoccaggio dell'idrogeno, leghe a memoria di titanio-nichel). Sebbene il titanio e le sue leghe non siano stati utilizzati per molto tempo, sono stati premiati con numerosi titoli onorevoli per le loro eccezionali prestazioni. Il primo titolo è "metallo spaziale", che è leggero, ad alta resistenza e resistente alle alte temperature, particolarmente adatto per la produzione di aeroplani e vari veicoli spaziali. Attualmente, circa 3/4 del titanio e delle leghe di titanio prodotti nel mondo vengono utilizzati nell'industria aerospaziale. Molte parti originariamente realizzate in lega di alluminio sono state sostituite da lega di titanio.
Applicazioni aerospaziali delle leghe di titanio
La lega di titanio viene utilizzata principalmente per materiali per la produzione di aeromobili e motori, come forgiatura di ventole in titanio, dischi e pale ad aria pressurizzata, cappottature del motore, dispositivi di scarico e altre parti, nonché travi e compartimenti dell'aereo, come parti strutturali del telaio. I veicoli spaziali utilizzano principalmente leghe di titanio ad alta resistenza, resistenza alla corrosione e resistenza alle basse temperature per produrre una varietà di recipienti a pressione, serbatoi di stoccaggio del carburante, elementi di fissaggio, cinghie di strumenti, telai e gusci di razzi. Anche i satelliti terrestri artificiali, i moduli di atterraggio sulla Luna, i veicoli spaziali con equipaggio e le navette spaziali utilizzano parti saldate con piastre in lega di titanio.
Nel 1950, gli Stati Uniti per la prima volta nel cacciabombardiere F-84 come scudo termico posteriore della fusoliera, parabrezza, cofano posteriore e altri componenti non portanti. Negli anni '60 iniziò l'uso di parti in lega di titanio dalla fusoliera posteriore a quella centrale, sostituendo parzialmente l'acciaio strutturale per far scorrere il telaio distanziatore, le travi, i flap e altri importanti componenti portanti. A partire dagli anni '70, gli aerei civili iniziarono a utilizzare un gran numero di leghe di titanio, come l'aereo passeggeri Boeing 747 con titanio. La quantità di titanio utilizzata nell'aereo di linea Boeing 747 ammontava a oltre 3640 chilogrammi e rappresentava il 28% del peso della macchina . Con lo sviluppo della tecnologia di lavorazione, nei razzi, nei satelliti e nei veicoli spaziali, è stata utilizzata anche molta lega di titanio. Più l'aereo è avanzato, più titanio viene utilizzato. US F-14Un caccia che utilizza lega di titanio, che rappresenta circa il 25% del peso della macchina; F-15Un combattente per il 25,8%; I caccia statunitensi di quarta generazione con una quantità di titanio pari al 41% del motore F119 con il 39% della quantità di titanio, è l'attuale quantità di titanio con la più alta quantità di aeroplani.
Le leghe di titanio sono utilizzate in un gran numero di motivi aeronautici
Perché il materiale degli aerei da trasporto aereo deve utilizzare la lega di titanio?
La velocità massima della navigazione aerea moderna ha raggiunto la velocità del suono più di 2,7 volte. Un volo supersonico così veloce creerà attrito tra l'aereo e l'aria e produrrà molto calore. Quando la velocità di volo raggiunge 2,2 volte la velocità del suono, la lega di alluminio non può resistere, deve utilizzare una lega di titanio resistente alle alte temperature. Quando il rapporto spinta-peso del motore aeronautico è compreso tra 4 e 6 e tra 8 e 10, la temperatura di uscita del gas pressurizzato corrispondentemente è compresa tra 200 e 300 gradi e tra 500 e 600 gradi, i dischi e le pale del gas pressurizzato a bassa pressione originali in alluminio deve essere cambiato in lega di titanio.
Negli ultimi anni, gli scienziati hanno lavorato sulla performance della ricerca sulle leghe di titanio e hanno fatto costantemente nuovi progressi. L'originale titanio, alluminio, vanadio composto da lega di titanio, la temperatura operativa massima di 550 gradi ~ 600 gradi e la lega di alluminio titanio (TiAl) di nuova concezione, la temperatura operativa massima è aumentata a 1040 gradi. La lega di titanio anziché l'acciaio inossidabile per la produzione del disco e della pala del compressore ad alta pressione può ridurre il peso della struttura. Gli aerei possono risparmiare il 4% di carburante per ogni riduzione del peso del 10%. Per i razzi, per ogni kg di riduzione del peso, la portata può essere aumentata di 15 km.
Applicazioni 3C delle leghe di titanio
Attualmente, l'industria dell'elettronica di consumo rappresentata dai telefoni cellulari è in forte "involuzione", i produttori sperano di prendere in prestito le leghe di titanio per migliorare la capacità premium del prodotto.

Huawei, Apple, Xiaomi, Honor e molti altri telefoni hanno importato il materiale. Apple ha iniziato a standardizzare le custodie in titanio della serie di orologi Ultra e il suo iPhone 15 appena rilasciato, di cui la versione Pro utilizza un nuovo corpo in titanio, diventando il primo telefono cellulare di Apple a utilizzare titanio di grado aerospaziale; Huawei ha utilizzato materiali in titanio nelle parti strutturali del cellulare con schermo pieghevole MateXs2, lanciato nel 2022, e ha utilizzato cornici in titanio nel Watch4Pro; Glory Rilasciato il 12 ottobre, il telefono di punta Glory MagicVs2, leggero e sottile, pieghevole con interni di grandi dimensioni, utilizza materiali innovativi come le cerniere in titanio Lupine; Nuova macchina Xiaomi 14, la versione in titanio 14Pro più costosa.
È stato riferito che Samsung utilizzerà il telaio centrale in lega di titanio sul GalaxyS24Ultra, la parte centrale del telaio è simile allo schema di colori originale del titanio dell'iPhone15Pro.

Nel complesso, la lega di titanio con elevata resistenza specifica e vantaggi di leggerezza viene altamente promossa come un motivo importante, che può rendere i prodotti di elettronica di consumo più leggeri e l'esperienza del consumatore sarà più confortevole.
Analisi delle caratteristiche di lavorazione delle leghe di titanio
Innanzitutto, la conduttività termica della lega di titanio è bassa, solo 1/4 dell'acciaio, 1/13 dell'alluminio, 1/25 del rame, a causa della lenta dissipazione del calore nella zona di taglio, che non favorisce l'equilibrio termico, nel processo di taglio, la dissipazione del calore e l'effetto di raffreddamento sono molto scarsi, è facile che si formi una temperatura elevata nella zona di taglio, la deformazione delle parti dopo il rimbalzo della lavorazione, con conseguente aumento della coppia sull'utensile da taglio, usura rapida del bordo del bordo, durata è ridotto.
In secondo luogo, la bassa conduttività termica della lega di titanio, per cui il calore di taglio accumulato nel coltello da taglio vicino all'area piccola non è facile da diffondere, l'attrito della faccia anteriore aumenta, non è facile da scheggiare, il calore di taglio non è facile da eliminare diffondere, accelerare l'usura degli utensili. Infine, l'attività chimica della lega di titanio è elevata, la lavorazione ad alte temperature è facile da reagire con il materiale dell'utensile da taglio, la formazione di dissoluzione, diffusione, con conseguente coltello appiccicoso, coltello bruciato, coltello rotto e altri fenomeni.
Le caratteristiche del centro di lavoro che lavora la lega di titanio
I centri di lavoro possono elaborare più parti contemporaneamente per migliorare l'efficienza produttiva. Migliorare la precisione di lavorazione delle parti, buona consistenza del prodotto. Il centro di lavoro è dotato di funzione di compensazione utensile, che può ottenere la precisione di lavorazione della macchina stessa. Esiste un'ampia gamma di adattabilità e maggiore flessibilità, come la lavorazione ad arco, la smussatura e la filettatura di transizione di questa parte, che possono realizzare la multifunzionalità di una macchina. Il centro di lavoro può essere fresato, forato, alesato, maschiato e una serie di lavorazioni. È possibile eseguire una determinazione accurata dei costi per controllare il programma di produzione. Non sono necessarie attrezzature speciali, si risparmiano molti fondi sui costi, si accorcia il ciclo di produzione. Ridurre notevolmente l’intensità del lavoro dei lavoratori. Può essere un'elaborazione multiasse con UG e altri software di elaborazione.
Selezione degli utensili e dei materiali refrigeranti
1. La selezione del materiale dell'utensile deve soddisfare i seguenti requisiti
Durezza sufficiente, la durezza dell'utensile deve essere molto maggiore della durezza della lega di titanio.
Resistenza e tenacità sufficienti, grazie all'utensile che taglia la lega di titanio quando sottoposto a una coppia e una forza di taglio elevate, quindi devono esserci resistenza e tenacità sufficienti.
Sufficiente resistenza all'usura, grazie alla tenacità della lega di titanio, la lavorazione del tagliente deve essere affilata, quindi il materiale dell'utensile deve avere sufficiente resistenza all'usura, in modo da ridurre l'incrudimento. Questo è il parametro più importante nella scelta degli utensili per la lavorazione delle leghe di titanio.
I materiali degli utensili da taglio e l'affinità della lega di titanio sono scarsi, a causa dell'elevata attività chimica della lega di titanio, in modo da evitare la formazione di materiali da taglio e la dissoluzione della lega di titanio, la diffusione nella lega, con conseguente adesione del coltello e fenomeno del coltello bruciato. Dopo che i materiali per utensili da taglio domestici comunemente usati e i materiali per utensili da taglio stranieri per il test hanno dimostrato che l'uso di un effetto di utensile da taglio ad alto contenuto di cobalto è ideale, il ruolo principale del cobalto può rafforzare l'effetto di indurimento secondario, migliorare la durezza e la durezza dopo il trattamento termico, e a allo stesso tempo ha un'elevata tenacità, resistenza all'usura, buona dissipazione del calore.
2. Parametri geometrici della fresa
Le caratteristiche di lavorazione della lega di titanio determinano i parametri geometrici della fresa e rispetto allo strumento ordinario c'è una grande differenza. L'angolo dell'elica sceglie un angolo di salita dell'elica più piccolo, la scanalatura di rimozione del truciolo aumenta, la rimozione facile del truciolo, la rapida dissipazione del calore, ma riduce anche la resistenza al taglio nel processo di taglio. Tagliente ad angolo anteriore affilato, taglio veloce, evitare che la lega di titanio produca troppo calore di taglio, in modo da evitare l'indurimento secondario. L'angolo posteriore riduce il tasso di usura del tagliente, facilita la dissipazione del calore e migliora notevolmente la durata.

3.Selezione dei parametri di taglio
La lavorazione della lega di titanio dovrebbe scegliere una velocità di taglio inferiore, un avanzamento adeguatamente ampio, una profondità di taglio e un volume di finitura ragionevoli, il raffreddamento dovrebbe essere sufficiente. Velocità di taglio vc {{0}} ~ 50m/min, l'avanzamento per la sgrossatura richiede un avanzamento maggiore, la finitura e la semifinitura richiedono un avanzamento moderato. La profondità di taglio ap=1/3d è appropriata, l'affinità della lega di titanio è buona, la rimozione dei trucioli è difficile, la profondità di taglio è troppo grande, causerà fenomeni di incollaggio, bruciatura e frattura dell'utensile. Tolleranza di finitura strato indurente superficiale moderato in lega di titanio di circa 0,1 ~ 0,15 mm, la tolleranza è troppo piccola, il bordo del coltello taglia sullo strato indurito, l'utensile è facile da indossare, si dovrebbe evitare lo strato indurito di lavorazione, ma la tolleranza di taglio non dovrebbe essere troppo grande.
4. Liquido refrigerante
Per la lavorazione della lega di titanio è meglio non utilizzare refrigerante contenente cloro, per evitare la generazione di sostanze tossiche e causare infragilimento da idrogeno, ma anche per prevenire la rottura della corrosione da stress ad alta temperatura della lega di titanio. Scegliere un'emulsione sintetica solubile in acqua, che possa anche essere autocompatibile con il liquido refrigerante. Il refrigerante per la lavorazione di taglio deve essere sufficiente, la velocità di circolazione del refrigerante deve essere elevata, il flusso e la pressione del fluido da taglio devono essere elevati, i centri di lavoro sono dotati di ugelli di raffreddamento speciali, purché l'attenzione della regolazione sia in grado di ottenere i risultati desiderati.