لماذا تتدفق المواد الفضائية والهواتف المحمولة على سبائك التيتانيوم؟

خصائص التيتانيوم
قوة محددة عالية: 1.3 مرة من سبائك الألومنيوم، 1.6 مرة من سبائك المغنيسيوم، 3.5 مرة من الفولاذ المقاوم للصدأ، البطل بين المواد المعدنية.
قوة حرارية عالية: درجة حرارة الاستخدام أعلى بعدة مئات من الدرجات من سبائك الألومنيوم، ويمكن أن تعمل لفترة طويلة عند درجة حرارة 450-500 درجة.
مقاومة جيدة للتآكل: مقاومة للتآكل الحمضي والقلوي والغلاف الجوي، وخاصة المقاومة القوية للتآكل والتآكل الناتج عن الإجهاد.
أداء جيد في درجات الحرارة المنخفضة: يمكن لسبائك التيتانيوم TA7 ذات العناصر الخلالية المنخفضة جدًا الحفاظ على درجة معينة من اللدونة عند درجة -253 .
النشاط الكيميائي العالي: نشاط كيميائي مرتفع عند درجات الحرارة المرتفعة، ويتفاعل كيميائياً بسهولة مع الهيدروجين والأكسجين والشوائب الغازية الأخرى الموجودة في الهواء لينتج طبقة صلبة.
الموصلية الحرارية الصغيرة، معامل المرونة الصغيرة: الموصلية الحرارية حوالي 1/4 من النيكل، 1/5 من الحديد، 1/14 من الألومنيوم، وسبائك التيتانيوم المختلفة لديها موصلية حرارية أقل بحوالي 50٪ من التيتانيوم. يبلغ معامل مرونة سبائك التيتانيوم حوالي نصف الفولاذ.
تصنيف واستخدام سبائك التيتانيوم
يمكن تصنيف سبائك التيتانيوم وفقًا لاستخداماتها: سبائك مقاومة للحرارة، وسبائك عالية القوة، وسبائك مقاومة للتآكل (التيتانيوم والموليبدينوم، وسبائك التيتانيوم والبلاديوم، وما إلى ذلك)، وسبائك منخفضة الحرارة، وسبائك ذات وظائف خاصة (التيتانيوم). - مواد تخزين هيدروجين الحديد، وسبائك الذاكرة من النيكل والتيتانيوم). على الرغم من عدم استخدام التيتانيوم وسبائكه لفترة طويلة، فقد تم منحهم عددًا من الألقاب المشرفة بسبب أدائهم المتميز. العنوان الأول هو "المعدن الفضائي"، وهو خفيف الوزن، وقوي للغاية، ومقاوم لدرجات الحرارة العالية، ومناسب بشكل خاص لصناعة الطائرات والمركبات الفضائية المختلفة. في الوقت الحاضر، يتم استخدام حوالي 3/4 من سبائك التيتانيوم والتيتانيوم المنتجة في العالم في صناعة الطيران. تم استبدال العديد من الأجزاء المصنوعة في الأصل من سبائك الألومنيوم بسبائك التيتانيوم.
تطبيقات الفضاء سبائك التيتانيوم
تستخدم سبائك التيتانيوم بشكل رئيسي في مواد تصنيع الطائرات والمحركات، مثل تزوير مراوح التيتانيوم، وأقراص وشفرات الهواء المضغوط، وقلنسوة المحرك، وأجهزة العادم وأجزاء أخرى، بالإضافة إلى عوارض ومقصورات الطائرة، مثل أجزاء الإطار الهيكلي. تستخدم المركبات الفضائية بشكل أساسي سبائك التيتانيوم ذات القوة العالية والمقاومة للتآكل ومقاومة درجات الحرارة المنخفضة لتصنيع مجموعة متنوعة من أوعية الضغط وخزانات الوقود والمثبتات وأشرطة الأدوات والإطارات وقذائف الصواريخ. تستخدم الأقمار الصناعية الأرضية الاصطناعية ووحدة الهبوط على القمر والمركبات الفضائية المأهولة والمكوكات الفضائية أيضًا أجزاء لحام ألواح سبائك التيتانيوم.
في عام 1950، الولايات المتحدة لأول مرة في F-84 القاذفة المقاتلة مثل الدرع الحراري لجسم الطائرة الخلفي، درع الرياح وقلنسوة الذيل وغيرها من المكونات غير الحاملة. بدأت الستينيات في استخدام أجزاء من سبائك التيتانيوم من جسم الطائرة الخلفي إلى جسم الطائرة المركزي، لتحل محل الفولاذ الهيكلي جزئيًا لصنع إطار الفاصل والحزم واللوحات المنزلقة وغيرها من المكونات الحاملة المهمة. ومن السبعينيات فصاعداً، بدأت الطائرات المدنية في استخدام عدد كبير من سبائك التيتانيوم، مثل طائرة الركاب من طراز بوينغ 747 المزودة بالتيتانيوم. وبلغت كمية التيتانيوم المستخدمة في طائرة بوينغ 747 أكثر من 3640 كيلوغراماً أي ما يعادل 28% من وزن الآلة. . مع تطور تكنولوجيا المعالجة، في الصواريخ والأقمار الصناعية والمركبات الفضائية، يتم استخدام الكثير من سبائك التيتانيوم أيضًا. كلما كانت الطائرة أكثر تقدمًا، كلما زاد استخدام التيتانيوم. US F-14مقاتل يستخدم سبائك التيتانيوم، والتي تمثل حوالي 25% من وزن الآلة؛ F-15مقاتل بنسبة 25.8%؛ مقاتلات الجيل الرابع الأمريكية تحتوي على كمية تيتانيوم تبلغ 41% من محرك F119 مع 39% من كمية التيتانيوم، وهي الكمية الحالية من التيتانيوم التي تحتوي على أعلى كمية من الطائرات.
تستخدم سبائك التيتانيوم في عدد كبير من أسباب الطيران
لماذا يجب أن تستخدم مادة طائرات النقل الجوي سبائك التيتانيوم؟
وصلت السرعة القصوى للملاحة في الطائرات الحديثة إلى سرعة الصوت بأكثر من 2.7 مرة. مثل هذه الرحلة السريعة الأسرع من الصوت ستؤدي إلى احتكاك الطائرة والهواء وتنتج الكثير من الحرارة. عندما تصل سرعة الطيران إلى 2.2 مرة من سرعة الصوت، لا يمكن لسبائك الألومنيوم الصمود، ويجب استخدام سبائك التيتانيوم المقاومة لدرجات الحرارة العالية. عندما تكون نسبة دفع المحرك إلى الوزن من 4 إلى 6 إلى 8 إلى 10، تكون درجة حرارة مخرج الغاز المضغوط بالمقابل من 200 إلى 300 درجة إلى 500 إلى 600 درجة، وأقراص وشفرات الغاز المضغوطة الأصلية ذات الضغط المنخفض مصنوعة من الألومنيوم يجب تغييرها إلى سبائك التيتانيوم.
في السنوات الأخيرة، العلماء على أداء العمل البحثي لسبائك التيتانيوم، ويحرزون تقدمًا جديدًا باستمرار. يتكون التيتانيوم الأصلي والألومنيوم والفاناديوم من سبائك التيتانيوم، والحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل 550 درجة ~ 600 درجة، وسبائك الألومنيوم التيتانيوم (TiAl) المطورة حديثًا، زادت درجة حرارة التشغيل القصوى إلى 1040 درجة. سبائك التيتانيوم بدلاً من الفولاذ المقاوم للصدأ لتصنيع قرص وشفرة الضاغط عالي الضغط، يمكن أن تقلل من وزن الهيكل. يمكن للطائرة توفير 4% من الوقود مقابل كل 10% تخفيض في الوزن. بالنسبة للصواريخ، مقابل كل 1 كجم من الوزن المفقود، يمكن زيادة المدى بمقدار 15 كم.
3C تطبيقات سبائك التيتانيوم
في الوقت الحاضر، تعتبر صناعة الإلكترونيات الاستهلاكية التي تمثلها الهواتف المحمولة "تطورًا" للغاية، ويأمل رئيس الشركات المصنعة في استعارة سبائك التيتانيوم لتحسين القدرة المتميزة للمنتج.

لقد استوردت هواتف Huawei وApple وXiaomi وHonor والعديد من الهواتف الأخرى هذه المادة. بدأت شركة Apple في توحيد علب التيتانيوم من سلسلة ساعات Ultra، وجهاز iPhone 15 الذي تم إصداره حديثًا، والذي يستخدم الإصدار Pro منه هيكلًا جديدًا من التيتانيوم، ليصبح أول هاتف خلوي من Apple يستخدم التيتانيوم المستخدم في مجال الطيران والفضاء؛ واستخدمت هواوي مواد التيتانيوم في الأجزاء الهيكلية للهاتف الخلوي ذو الشاشة القابلة للطي MateXs2 الذي تم إصداره في عام 2022، واستخدمت حواف التيتانيوم في Watch4Pro؛ تم إصدار Glory في 12 أكتوبر، وهو الهاتف الرئيسي الخفيف والرفيع والكبير القابل للطي داخليًا Glory MagicVs2، باستخدام مواد مبتكرة مثل مفصلات Lupine المصنوعة من التيتانيوم؛ جهاز Xiaomi 14 الجديد، إصدار 14Pro التيتانيوم الأعلى سعرًا.
يُذكر أن سامسونج ستستخدم الإطار المركزي من سبائك التيتانيوم في هاتف GalaxyS24Ultra، ويشبه جزء الإطار المركزي نظام ألوان التيتانيوم الأصلي لجهاز iPhone15Pro.

بشكل عام، أصبحت سبائك التيتانيوم ذات القوة المحددة العالية ومزايا الوزن الخفيف يتم الترويج لها بشكل كبير كسبب مهم، مما قد يجعل منتجات الإلكترونيات الاستهلاكية أكثر خفة الوزن، وستكون تجربة المستهلك أكثر راحة.
تحليل خصائص معالجة سبائك التيتانيوم
بادئ ذي بدء، الموصلية الحرارية لسبائك التيتانيوم منخفضة، فقط 1/4 من الفولاذ، والألومنيوم 1/13، والنحاس 1/25، بسبب تبديد الحرارة البطيء في منطقة القطع، ولا يفضي إلى التوازن الحراري، في عملية القطع، تأثير تبديد الحرارة والتبريد ضعيف جدًا، وسهل تشكيل درجة حرارة عالية في منطقة القطع، وتشوه الأجزاء بعد ارتداد المعالجة، مما يؤدي إلى زيادة عزم الدوران على أداة القطع، وحافة الحافة تآكل سريع، يتم تقليل المتانة.
ثانيًا، الموصلية الحرارية المنخفضة لسبائك التيتانيوم، بحيث لا يسهل نشر حرارة القطع المتراكمة في سكين القطع بالقرب من منطقة صغيرة، ويزداد احتكاك الوجه الأمامي، وليس من السهل تقطيعه، وليس من السهل قطع الحرارة نشر وتسريع تآكل الأداة. أخيرًا، النشاط الكيميائي لسبائك التيتانيوم مرتفع، والمعالجة في درجات حرارة عالية من السهل التفاعل مع مادة أداة القطع، وتشكيل الذوبان، والانتشار، مما يؤدي إلى سكين لزج، وسكين محترق، وسكين مكسور وظواهر أخرى.
خصائص مركز المعالجة بالقطع سبائك التيتانيوم
يمكن لمراكز التصنيع معالجة أجزاء متعددة في نفس الوقت لتحسين كفاءة الإنتاج. تحسين دقة تصنيع الأجزاء، واتساق المنتج الجيد. يحتوي مركز المعالجة على وظيفة تعويض الأدوات، والتي يمكنها الحصول على دقة المعالجة للآلة نفسها. هناك نطاق واسع من القدرة على التكيف ومرونة أكبر، مثل معالجة القوس، والشطب، والقطع الانتقالي لهذا الجزء، والتي يمكن أن تحقق الوظائف المتعددة لآلة واحدة. مركز التصنيع يمكن أن يكون الطحن والحفر والمملة والتنصت وسلسلة من المعالجة. يمكن إجراء تكاليف دقيقة للتحكم في جدول الإنتاج. لا حاجة لتركيبات خاصة، مما يوفر الكثير من أموال التكلفة، ويقصر دورة الإنتاج. تقليل كثافة اليد العاملة للعمال بشكل كبير. يمكن أن تكون معالجة متعددة المحاور باستخدام UG وبرامج المعالجة الأخرى.
اختيار الأدوات والمواد المبردة
1. يجب أن يلبي اختيار مادة الأداة المتطلبات التالية
صلابة كافية، يجب أن تكون صلابة الأداة أكبر بكثير من صلابة سبائك التيتانيوم.
القوة والمتانة الكافية، وذلك بسبب أداة قطع سبائك التيتانيوم عند تعرضها لعزم دوران كبير وقوة القطع، لذلك يجب أن يكون هناك قوة وصلابة كافية.
مقاومة تآكل كافية، بسبب صلابة سبائك التيتانيوم، يجب أن تكون حافة القطع حادة، لذلك يجب أن تتمتع مادة الأداة بمقاومة تآكل كافية، وذلك لتقليل تصلب العمل. هذه هي المعلمة الأكثر أهمية في اختيار الأدوات اللازمة لتصنيع سبائك التيتانيوم.
تكون مواد أدوات القطع وتقارب سبائك التيتانيوم سيئة، بسبب النشاط الكيميائي العالي لسبائك التيتانيوم، لذلك لتجنب تكوين مواد أدوات القطع وذوبان سبائك التيتانيوم، وانتشارها في السبائك، مما يؤدي إلى التصاق السكين، وظاهرة حرق السكين. بعد أن أظهرت مواد أدوات القطع المحلية شائعة الاستخدام ومواد أدوات القطع الأجنبية للاختبار أن استخدام تأثير أداة قطع الكوبالت العالي مثالي، فإن الدور الرئيسي للكوبالت يمكن أن يعزز تأثير التصلب الثانوي، ويحسن الصلابة والصلابة بعد المعالجة الحرارية، وفي في نفس الوقت لديه صلابة عالية، ومقاومة التآكل، وتبديد الحرارة جيدة.
2. المعلمات الهندسية لقاطع الطحن
تحدد خصائص المعالجة لسبائك التيتانيوم المعلمات الهندسية للقاطع والأداة العادية هناك فرق كبير. زاوية اللولب تختار زاوية ارتفاع حلزونية أصغر، ويزيد أخدود إزالة الرقائق، وإزالة الرقائق بسهولة، وتبديد الحرارة بسرعة، ولكنها تقلل أيضًا من مقاومة القطع في عملية القطع. حافة القطع ذات الزاوية الأمامية حادة، وقطع سريع، وتجنب إنتاج سبائك التيتانيوم الكثير من حرارة القطع، وذلك لتجنب التصلب الثانوي. الزاوية الخلفية تقلل من معدل تآكل حافة القطع، وتسهل تبديد الحرارة وتحسن المتانة إلى حد كبير.

3. قطع اختيار المعلمة
يجب أن تختار عملية تصنيع سبائك التيتانيوم سرعة قطع أقل، وتغذية كبيرة مناسبة، وعمق قطع معقول وحجم التشطيب، ويجب أن يكون التبريد كافيًا. سرعة القطع vc {{0}} ~ 50 م/دقيقة، التغذية للتخشين تأخذ تغذية أكبر، التشطيب وشبه التشطيب يأخذ تغذية معتدلة. عمق القطع ap=1/3d مناسب، وتقارب سبائك التيتانيوم جيد، وإزالة الرقاقة صعبة، وعمق القطع كبير جدًا، وسوف يتسبب في التصاق الأداة وحرقها وظاهرة الكسر. بدل التشطيب طبقة تصلب سطح سبائك التيتانيوم المعتدلة حوالي 0.1 ~ 0.15 مم، البدل صغير جدًا، قطع حافة السكين على الطبقة الصلبة، الأداة سهلة الارتداء، يجب تجنب الطبقة الصلبة للمعالجة، ولكن بدل القطع لا ينبغي أن تكون كبيرة جدًا.
4. المبرد
من الأفضل عدم استخدام سائل التبريد المحتوي على الكلور في معالجة سبائك التيتانيوم، لتجنب توليد المواد السامة والتسبب في تقصف الهيدروجين، ولكن أيضًا لمنع تكسير سبائك التيتانيوم بسبب الإجهاد الناتج عن درجات الحرارة العالية. اختر مستحلبًا اصطناعيًا قابلاً للذوبان في الماء، ويمكن أيضًا أن يكون متوافقًا ذاتيًا مع سائل التبريد. قطع المبرد المعالجة لضمان كافية، يجب أن تكون سرعة دوران المبرد سريعة، وقطع تدفق السوائل والضغط يجب أن تكون كبيرة، ومراكز التصنيع مجهزة بفوهات تبريد خاصة، طالما أن انتباه التعديل سيكون قادرا على تحقيق النتائج المرجوة.