Mengapa material luar angkasa dan telepon seluler banyak yang menggunakan paduan titanium?

Sifat Titanium
Kekuatan spesifik tinggi: 1,3 kali lipat dari paduan aluminium, 1,6 kali lipat dari paduan magnesium, 3,5 kali lipat dari baja tahan karat, juara di antara bahan logam.
Kekuatan termal tinggi: suhu penggunaan beberapa ratus derajat lebih tinggi dari paduan aluminium, dapat bekerja dalam waktu lama pada suhu 450-500 derajat.
Ketahanan korosi yang baik: tahan terhadap korosi asam, alkali dan atmosfer, terutama ketahanan yang kuat terhadap korosi pitting dan tegangan.
Performa suhu rendah yang baik: paduan titanium TA7 dengan elemen interstisial yang sangat rendah dapat mempertahankan tingkat plastisitas tertentu pada derajat -253 .
Aktivitas kimia tinggi: aktivitas kimia tinggi pada suhu tinggi, mudah bereaksi secara kimia dengan hidrogen, oksigen, dan pengotor gas lainnya di udara untuk menghasilkan lapisan yang mengeras.
Konduktivitas termal kecil, modulus elastisitas kecil: konduktivitas termal sekitar 1/4 nikel, 1/5 besi, 1/14 aluminium, dan berbagai paduan titanium memiliki konduktivitas termal sekitar 50% lebih rendah dibandingkan titanium. Modulus elastisitas paduan titanium adalah sekitar 1/2 baja.
Klasifikasi dan penggunaan paduan titanium
Paduan titanium dapat dikategorikan menurut kegunaannya: paduan tahan panas, paduan berkekuatan tinggi, paduan tahan korosi (titanium-molibdenum, paduan titanium-paladium, dll.), paduan suhu rendah, dan paduan dengan fungsi khusus (titanium -bahan penyimpanan besi hidrogen, paduan memori titanium-nikel). Meskipun titanium dan paduannya sudah lama tidak digunakan, mereka telah dianugerahi sejumlah gelar terhormat karena kinerjanya yang luar biasa. Judul pertama adalah "logam luar angkasa", yang ringan, berkekuatan tinggi, dan tahan suhu tinggi, sangat cocok untuk pembuatan pesawat terbang dan berbagai pesawat luar angkasa. Saat ini, sekitar 3/4 dari titanium dan paduan titanium yang diproduksi di dunia digunakan dalam industri dirgantara. Banyak bagian yang awalnya terbuat dari paduan aluminium telah digantikan oleh paduan titanium.
Aplikasi luar angkasa paduan titanium
Paduan titanium terutama digunakan untuk bahan pembuatan pesawat terbang dan mesin, seperti kipas titanium tempa, cakram dan bilah udara bertekanan, penutup mesin, perangkat pembuangan dan bagian lainnya, serta balok dan kompartemen pesawat, seperti bagian rangka struktural. Pesawat ruang angkasa terutama menggunakan paduan titanium dengan kekuatan tinggi, ketahanan korosi, dan ketahanan suhu rendah untuk memproduksi berbagai bejana bertekanan, tangki penyimpanan bahan bakar, pengencang, tali instrumen, rangka, dan cangkang roket. Satelit Bumi buatan, modul pendaratan di bulan, pesawat ruang angkasa berawak, dan pesawat ulang-alik juga menggunakan bagian pengelasan pelat paduan titanium.
Pada tahun 1950, Amerika Serikat untuk pertama kalinya menggunakan pesawat pembom tempur F-84 sebagai pelindung panas badan pesawat belakang, pelindung angin dan penutup ekor serta komponen non-bantalan lainnya. Tahun 1960-an dimulainya penggunaan komponen paduan titanium dari badan pesawat belakang hingga badan pesawat tengah, sebagian menggantikan baja struktural untuk membuat rangka pengatur jarak, balok, penutup geser, dan komponen penahan beban penting lainnya. Tahun 1970-an dan seterusnya, pesawat sipil mulai menggunakan sejumlah besar paduan titanium, seperti pesawat penumpang Boeing 747 dengan titanium. Jumlah titanium yang digunakan pada pesawat Boeing 747 berjumlah lebih dari 3640 kilogram, menyumbang 28% dari berat mesin. . Dengan berkembangnya teknologi pengolahan, pada roket, satelit dan pesawat ruang angkasa, juga banyak digunakan paduan titanium. Semakin canggih pesawatnya, semakin banyak titanium yang digunakan. US F-14Pesawat tempur yang menggunakan paduan titanium, yang menyumbang sekitar 25% dari berat mesin; F-15Petarung dengan persentase 25,8%; Pesawat tempur generasi keempat AS dengan jumlah titanium 41% dari mesin F119 dengan jumlah titanium 39%, merupakan jumlah titanium dengan jumlah pesawat tertinggi saat ini.
Paduan titanium digunakan dalam sejumlah besar alasan penerbangan
Mengapa material pesawat angkut udara harus menggunakan titanium alloy?
Kecepatan tertinggi navigasi pesawat modern telah mencapai kecepatan suara lebih dari 2,7 kali. Penerbangan supersonik yang begitu cepat akan membuat pesawat dan udara saling bergesekan dan menghasilkan banyak panas. Ketika kecepatan terbang mencapai 2,2 kali kecepatan suara, paduan aluminium tidak dapat menahannya, harus menggunakan paduan titanium tahan suhu tinggi. Ketika rasio dorong-terhadap-berat mesin aero dari 4 hingga 6 hingga 8 hingga 10, suhu saluran keluar gas bertekanan juga dari 200 hingga 300 derajat hingga 500 hingga 600 derajat, cakram dan bilah gas bertekanan rendah asli terbuat dari aluminium harus diganti dengan paduan titanium.
Dalam beberapa tahun terakhir, para ilmuwan melakukan penelitian tentang kinerja paduan titanium dan terus membuat kemajuan baru. Titanium asli, aluminium, vanadium terdiri dari paduan titanium, suhu pengoperasian maksimum 550 derajat ~ 600 derajat, dan paduan titanium aluminium (TiAl) yang baru dikembangkan, suhu pengoperasian maksimum telah meningkat hingga 1040 derajat. Paduan titanium sebagai pengganti baja tahan karat untuk memproduksi cakram dan bilah kompresor bertekanan tinggi, dapat mengurangi berat struktur. Pesawat dapat menghemat 4% bahan bakar untuk setiap 10% pengurangan berat. Untuk roket, untuk setiap penurunan berat 1kg, jangkauannya dapat ditingkatkan sebesar 15km.
Aplikasi 3C Paduan Titanium
Saat ini, industri elektronik konsumen yang diwakili oleh telepon seluler sangat "berinvolusi", pimpinan produsen berharap untuk meminjam paduan titanium untuk meningkatkan kapasitas premium produk.

Huawei, Apple, Xiaomi, Honor dan banyak ponsel lainnya telah mengimpor materi tersebut. Apple mulai melakukan standarisasi casing titanium dari jam tangan seri Ultra, dan iPhone 15 yang baru dirilis, yang versi Pro-nya menggunakan bodi titanium baru, menjadi ponsel pertama Apple yang menggunakan titanium kelas luar angkasa; Huawei menggunakan bahan titanium pada bagian struktural ponsel layar lipat MateXs2 yang dirilis pada tahun 2022, dan menggunakan bezel titanium pada Watch4Pro; Glory Dirilis pada 12 Oktober, ponsel andalan lipat internal besar yang ringan dan tipis Glory MagicVs2, menggunakan bahan inovatif seperti engsel titanium Lupin; Mesin baru Xiaomi 14, versi titanium 14Pro dengan harga tertinggi.
Kabarnya Samsung akan menggunakan rangka tengah berbahan titanium alloy pada GalaxyS24Ultra, bagian rangka tengahnya mirip dengan skema warna titanium asli pada iPhone15Pro.

Secara keseluruhan, paduan titanium dengan kekuatan spesifik tinggi dan keunggulan ringan menjadi sangat dipromosikan sebagai alasan penting, yang dapat membuat produk elektronik konsumen lebih ringan, dan pengalaman konsumen akan lebih nyaman.
Analisis Karakteristik Pengolahan Paduan Titanium
Pertama-tama, konduktivitas termal paduan titanium rendah, hanya 1/4 baja, aluminium 1/13, tembaga 1/25, karena pembuangan panas yang lambat di zona pemotongan, tidak kondusif bagi keseimbangan termal, dalam proses pemotongan, pembuangan panas dan efek pendinginan sangat buruk, mudah membentuk suhu tinggi di zona pemotongan, deformasi bagian-bagian setelah pemrosesan memantul, mengakibatkan peningkatan torsi pada alat pemotong, tepi tepi cepat aus, daya tahan berkurang.
Kedua, konduktivitas termal yang rendah dari paduan titanium, sehingga panas pemotongan yang terakumulasi dalam pisau pemotong di dekat area kecil tidak mudah menyebar, gesekan pada permukaan depan meningkat, tidak mudah terkelupas, panas pemotongan tidak mudah untuk menyebarluaskan, mempercepat keausan alat. Akhirnya, aktivitas kimia paduan titanium tinggi, pemrosesan pada suhu tinggi mudah bereaksi dengan bahan alat pemotong, pembentukan pembubaran, difusi, mengakibatkan pisau lengket, pisau terbakar, pisau patah dan fenomena lainnya.
Karakteristik paduan titanium permesinan pusat permesinan
Pusat permesinan dapat memproses beberapa bagian secara bersamaan untuk meningkatkan efisiensi produksi. Tingkatkan akurasi pemesinan suku cadang, konsistensi produk yang baik. Pusat permesinan memiliki fungsi kompensasi pahat, yang dapat memperoleh keakuratan pemesinan dari mesin itu sendiri. Ada berbagai macam kemampuan beradaptasi dan fleksibilitas yang lebih besar, seperti pemrosesan busur, chamfering, dan fillet transisi pada bagian ini, yang dapat mewujudkan multifungsi satu mesin. Pusat permesinan dapat berupa penggilingan, pengeboran, pengeboran, penyadapan, dan serangkaian pemrosesan. Penetapan biaya yang akurat dapat dilakukan untuk mengendalikan jadwal produksi. Tidak perlu perlengkapan khusus, menghemat banyak dana biaya, memperpendek siklus produksi. Sangat mengurangi intensitas tenaga kerja pekerja. Dapat berupa pemrosesan multi-sumbu dengan UG dan perangkat lunak pemrosesan lainnya.
Pemilihan alat dan bahan pendingin
1. Pemilihan material alat harus memenuhi persyaratan berikut
Kekerasan yang cukup, kekerasan alat harus jauh lebih besar dari kekerasan paduan titanium.
Kekuatan dan ketangguhan yang cukup, karena alat memotong paduan titanium bila terkena torsi dan gaya pemotongan yang besar, sehingga harus terdapat kekuatan dan ketangguhan yang cukup.
Ketahanan aus yang cukup, karena ketangguhan paduan titanium, ujung tombak pemesinan menjadi tajam, sehingga material perkakas harus memiliki ketahanan aus yang cukup, sehingga dapat mengurangi pengerasan kerja. Ini adalah parameter terpenting dalam memilih perkakas untuk pemesinan paduan titanium.
Bahan alat pemotong dan afinitas paduan titanium menjadi buruk, karena aktivitas kimia yang tinggi dari paduan titanium, sehingga untuk menghindari pembentukan bahan alat pemotong dan pembubaran paduan titanium, difusi ke dalam paduan, mengakibatkan pisau lengket, fenomena pisau terbakar. Setelah pengujian bahan alat pemotong dalam negeri yang umum digunakan dan bahan alat pemotong luar negeri menunjukkan bahwa penggunaan efek alat pemotong kobalt tinggi sangat ideal, peran utama kobalt dapat memperkuat efek pengerasan sekunder, meningkatkan kekerasan dan kekerasan setelah perlakuan panas, dan pada pada saat yang sama memiliki ketangguhan tinggi, ketahanan aus, pembuangan panas yang baik.
2. Parameter geometris pemotong frais
Karakteristik pemesinan paduan titanium menentukan parameter geometris pemotong dan perkakas biasa, terdapat perbedaan besar. Sudut heliks memilih sudut naik heliks yang lebih kecil, alur pelepasan chip meningkat, pelepasan chip mudah, pembuangan panas cepat, namun juga mengurangi ketahanan pemotongan dalam proses pemotongan. Sudut depan tajam, pemotongan cepat, hindari paduan titanium menghasilkan terlalu banyak panas pemotongan, untuk menghindari pengerasan sekunder. Sudut belakang mengurangi tingkat keausan ujung tombak, memfasilitasi pembuangan panas dan meningkatkan daya tahan secara signifikan.

3. Pemilihan parameter pemotongan
Pemesinan paduan titanium harus memilih kecepatan potong yang lebih rendah, umpan besar yang sesuai, kedalaman pemotongan dan volume penyelesaian yang wajar, pendinginan harus memadai. Kecepatan potong vc {{0}} ~ 50m/mnt, pemakanan untuk roughing memerlukan pemakanan lebih besar, finishing dan semi-finishing memerlukan pemakanan sedang. Kedalaman pemotongan ap=1/3d sesuai, afinitas paduan titanium baik, pelepasan serpihan sulit, kedalaman pemotongan terlalu besar, akan menyebabkan alat lengket, terbakar, fenomena patah. Tunjangan akhir lapisan pengerasan permukaan paduan titanium sedang sekitar 0,1 ~ 0,15 mm, tunjangan terlalu kecil, ujung pisau memotong pada lapisan yang mengeras, alat ini mudah dipakai, Anda harus menghindari lapisan pemrosesan yang mengeras, tetapi tunjangan pemotongan tidak boleh terlalu besar.
4. Pendingin
Pemrosesan paduan titanium sebaiknya tidak menggunakan cairan pendingin yang mengandung klorin, untuk menghindari pembentukan zat beracun dan menyebabkan penggetasan hidrogen, tetapi juga untuk mencegah retak korosi tegangan suhu tinggi pada paduan titanium. Pilih emulsi sintetis yang larut dalam air, bisa juga kompatibel dengan cairan pendingin. Pendingin proses pemotongan harus dipastikan cukup, kecepatan sirkulasi cairan pendingin harus cepat, aliran dan tekanan fluida pemotongan harus besar, pusat permesinan dilengkapi dengan nozel pendingin khusus, selama perhatian penyesuaian akan mampu mencapai hasil yang diinginkan.