เหตุใดวัสดุการบินและอวกาศและโทรศัพท์มือถือจึงรวมตัวกันเป็นโลหะผสมไทเทเนียม

คุณสมบัติของไทเทเนียม
ความแข็งแรงจำเพาะสูง: มากกว่าอะลูมิเนียมอัลลอยด์ 1.3 เท่า, แมกนีเซียมอัลลอยด์ 1.6 เท่า, สเตนเลส 3.5 เท่า เป็นผู้นำในบรรดาวัสดุโลหะ
ความแข็งแรงทางความร้อนสูง: อุณหภูมิการใช้งานสูงกว่าอลูมิเนียมอัลลอยด์หลายร้อยองศา สามารถทำงานได้นานที่อุณหภูมิ 450-500 องศา
ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี: ทนต่อการกัดกร่อนของกรด ด่าง และบรรยากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความต้านทานที่แข็งแกร่งต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนและความเครียด
ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำที่ดี: โลหะผสมไทเทเนียม TA7 ที่มีองค์ประกอบคั่นระหว่างหน้าต่ำมากสามารถรักษาความเป็นพลาสติกในระดับหนึ่งได้ที่ -253 องศา
กิจกรรมทางเคมีสูง: กิจกรรมทางเคมีสูงที่อุณหภูมิสูง ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับไฮโดรเจน ออกซิเจน และก๊าซเจือปนอื่นๆ ในอากาศได้อย่างง่ายดายเพื่อสร้างชั้นที่แข็งตัว
ค่าการนำความร้อนต่ำ โมดูลัสความยืดหยุ่นเล็กน้อย ค่าการนำความร้อนประมาณ 1/4 ของนิกเกิล เหล็ก 1/5 อลูมิเนียม 1/14 และโลหะผสมไททาเนียมต่างๆมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าไททาเนียมประมาณ 50% โมดูลัสความยืดหยุ่นของโลหะผสมไททาเนียมมีค่าประมาณ 1/2 ของเหล็ก
การจำแนกประเภทและการใช้โลหะผสมไทเทเนียม
โลหะผสมไทเทเนียมสามารถแบ่งตามการใช้งาน: โลหะผสมทนความร้อน โลหะผสมที่มีความแข็งแรงสูง โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน (ไทเทเนียม-โมลิบดีนัม โลหะผสมไทเทเนียม-แพลเลเดียม ฯลฯ) โลหะผสมอุณหภูมิต่ำ และโลหะผสมที่มีฟังก์ชั่นพิเศษ (ไทเทเนียม - วัสดุกักเก็บไฮโดรเจนเหล็ก, โลหะผสมหน่วยความจำไทเทเนียม-นิกเกิล) แม้ว่าไทเทเนียมและโลหะผสมจะไม่ได้ใช้มาเป็นเวลานาน แต่ก็ได้รับรางวัลอันทรงเกียรติมากมายเนื่องจากประสิทธิภาพที่โดดเด่น ชื่อแรกคือ "space metal" ซึ่งมีน้ำหนักเบา มีความแข็งแรงสูง และทนต่ออุณหภูมิสูง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตเครื่องบินและยานอวกาศต่างๆ ปัจจุบันประมาณ 3/4 ของไทเทเนียมและโลหะผสมไทเทเนียมที่ผลิตในโลกถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ชิ้นส่วนหลายชิ้นที่แต่เดิมทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ถูกแทนที่ด้วยโลหะผสมไททาเนียม
การใช้งานด้านการบินและอวกาศของโลหะผสมไทเทเนียม
โลหะผสมไทเทเนียมส่วนใหญ่จะใช้สำหรับวัสดุการผลิตเครื่องบินและเครื่องยนต์ เช่น การตีพัดลมไทเทเนียม แผ่นและใบพัดอากาศที่มีแรงดัน ฝาครอบเครื่องยนต์ อุปกรณ์ไอเสีย และชิ้นส่วนอื่น ๆ เช่นเดียวกับคานและส่วนต่างๆ ของเครื่องบิน เช่น ชิ้นส่วนโครงโครงสร้าง ยานอวกาศส่วนใหญ่ใช้โลหะผสมไทเทเนียมที่มีความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อน และทนต่ออุณหภูมิต่ำเพื่อผลิตภาชนะรับความดัน ถังเก็บเชื้อเพลิง ตัวยึด สายรัดเครื่องมือ โครง และเปลือกจรวดที่หลากหลาย ดาวเทียมโลกเทียม โมดูลลงจอดบนดวงจันทร์ ยานอวกาศที่มีคนขับ และกระสวยอวกาศยังใช้ชิ้นส่วนเชื่อมแผ่นโลหะผสมไทเทเนียม
ในปี 1950 สหรัฐอเมริกาได้ใช้เครื่องบินทิ้งระเบิด F-84 เป็นครั้งแรกในฐานะแผงป้องกันความร้อนที่ลำตัวด้านหลัง แผงบังลม และกระบังท้าย และส่วนประกอบอื่นๆ ที่ไม่มีแบริ่ง ทศวรรษ 1960 เริ่มใช้ชิ้นส่วนโลหะผสมไททาเนียมตั้งแต่ลำตัวด้านหลังจนถึงลำตัวตรงกลาง โดยแทนที่เหล็กโครงสร้างบางส่วนเพื่อสร้างโครงสเปเซอร์ คาน แผ่นเลื่อนแผ่นพับ และส่วนประกอบรับน้ำหนักที่สำคัญอื่นๆ ทศวรรษ 1970 เป็นต้นมา เครื่องบินพลเรือนเริ่มใช้โลหะผสมไทเทเนียมเป็นจำนวนมาก เช่น เครื่องบินโดยสารโบอิ้ง 747 ที่มีไทเทเนียม ปริมาณไทเทเนียมที่ใช้ในเครื่องบินโบอิ้ง 747 มีจำนวนมากกว่า 3,640 กิโลกรัม คิดเป็น 28% ของน้ำหนักเครื่อง . ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการประมวลผล ในจรวด ดาวเทียม และยานอวกาศ ยังใช้โลหะผสมไททาเนียมจำนวนมาก ยิ่งเครื่องบินมีความก้าวหน้ามากเท่าไรก็ยิ่งใช้ไทเทเนียมมากขึ้นเท่านั้น US F-14เครื่องบินรบที่ใช้โลหะผสมไทเทเนียม ซึ่งมีน้ำหนักประมาณ 25% ของน้ำหนักเครื่องจักร ฉ-15นักสู้ 25.8%; เครื่องบินรบรุ่นที่สี่ของสหรัฐฯ ที่มีปริมาณไทเทเนียม 41% ของเครื่องยนต์ F119 และมีปริมาณไทเทเนียม 39% เป็นปริมาณไทเทเนียมในปัจจุบันที่มีจำนวนเครื่องบินมากที่สุด
โลหะผสมไทเทเนียมถูกนำมาใช้เพื่อเหตุผลด้านการบินเป็นจำนวนมาก
ทำไมวัสดุของเครื่องบินขนส่งทางอากาศต้องใช้โลหะผสมไททาเนียม?
ความเร็วสูงสุดในการนำทางเครื่องบินสมัยใหม่มีความเร็วถึงความเร็วเสียงมากกว่า 2.7 เท่า การบินเหนือเสียงที่รวดเร็วเช่นนี้จะทำให้เครื่องบินและอากาศเสียดสีกัน และก่อให้เกิดความร้อนจำนวนมาก เมื่อความเร็วในการบินถึง 2.2 เท่าของความเร็วเสียง อลูมิเนียมอัลลอยด์ไม่สามารถทนต่อได้ ต้องใช้โลหะผสมไทเทเนียมที่ทนต่ออุณหภูมิสูง เมื่ออัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักของเครื่องยนต์อากาศยานตั้งแต่ 4 ถึง 6 ถึง 8 ถึง 10 อุณหภูมิของเต้าเสียบก๊าซที่มีแรงดันจะอยู่ระหว่าง 200 ถึง 300 องศาถึง 500 ถึง 600 องศา แผ่นก๊าซและใบมีดแรงดันต่ำแบบเดิมที่ทำจากอลูมิเนียม ต้องเปลี่ยนเป็นไททาเนียมอัลลอยด์
ในปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ในการปฏิบัติงานของงานวิจัยโลหะผสมไทเทเนียม และสร้างความก้าวหน้าใหม่อย่างต่อเนื่อง ไทเทเนียม อลูมิเนียม วานาเดียมดั้งเดิมประกอบด้วยโลหะผสมไทเทเนียม อุณหภูมิการทำงานสูงสุด 550 องศา ~ 600 องศา และโลหะผสมไทเทเนียมอลูมิเนียม (TiAl) ที่พัฒนาขึ้นใหม่ อุณหภูมิการทำงานสูงสุดเพิ่มขึ้นเป็น 1,040 องศา โลหะผสมไทเทเนียมแทนสแตนเลสเพื่อผลิตดิสก์และใบมีดคอมเพรสเซอร์แรงดันสูง สามารถลดน้ำหนักของโครงสร้างได้ เครื่องบินสามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้ 4% สำหรับการลดน้ำหนักทุกๆ 10% สำหรับจรวด ทุกๆ 1 กิโลกรัมของการลดน้ำหนัก สามารถเพิ่มระยะได้ 15 กม.
การใช้งาน 3C ของโลหะผสมไทเทเนียม
ในปัจจุบัน อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคที่แสดงโดยโทรศัพท์มือถือนั้นมี "การมีส่วนร่วม" อย่างมาก หัวหน้าของผู้ผลิตหวังที่จะยืมโลหะผสมไทเทเนียมเพื่อปรับปรุงกำลังการผลิตระดับพรีเมียมของผลิตภัณฑ์

Huawei, Apple, Xiaomi, Honor และโทรศัพท์อื่นๆ อีกมากมายได้นำเข้าวัสดุดังกล่าวแล้ว Apple เริ่มสร้างมาตรฐานให้กับเคสไทเทเนียมจากนาฬิกาซีรีส์ Ultra และ iPhone 15 ที่เพิ่งเปิดตัวซึ่งรุ่น Pro ใช้ตัวเรือนไทเทเนียมใหม่ กลายเป็นโทรศัพท์มือถือเครื่องแรกของ Apple ที่ใช้ไทเทเนียมเกรดการบินและอวกาศ Huawei ใช้วัสดุไทเทเนียมในส่วนโครงสร้างของโทรศัพท์มือถือหน้าจอพับ MateXs2 ซึ่งเปิดตัวในปี 2022 และใช้กรอบไทเทเนียมใน Watch4Pro ความรุ่งโรจน์ เปิดตัวเมื่อวันที่ 12 ตุลาคม โทรศัพท์เรือธงพับภายในขนาดใหญ่บางและเบา Glory MagicVs2 โดยใช้วัสดุที่เป็นนวัตกรรมใหม่เช่นบานพับไทเทเนียมลูปิน; Xiaomi 14 เครื่องใหม่ รุ่น 14Pro ไทเทเนียมราคาสูงสุด
มีรายงานว่า Samsung จะใช้กรอบตรงกลางโลหะผสมไทเทเนียมบน GalaxyS24Ultra ส่วนกรอบกลางจะคล้ายกับโทนสีไทเทเนียมสีดั้งเดิมของ iPhone15Pro

โดยรวมแล้ว โลหะผสมไททาเนียมที่มีทั้งความแข็งแรงจำเพาะสูงและข้อดีด้านน้ำหนักเบาได้รับการส่งเสริมอย่างมากเป็นเหตุผลสำคัญ ซึ่งสามารถทำให้ผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคมีน้ำหนักเบามากขึ้น ประสบการณ์ของผู้บริโภคจะสะดวกสบายมากขึ้น
การวิเคราะห์ลักษณะการประมวลผลโลหะผสมไทเทเนียม
ก่อนอื่น ค่าการนำความร้อนของโลหะผสมไททาเนียมต่ำ เพียง 1/4 ของเหล็ก อลูมิเนียม 1/13 ทองแดง 1/25 เนื่องจากการกระจายความร้อนช้าในโซนการตัด ไม่เอื้อต่อความสมดุลทางความร้อน ในกระบวนการตัด การกระจายความร้อนและการระบายความร้อนไม่ดีนัก ง่ายต่อการสร้างอุณหภูมิสูงในบริเวณการตัด การเสียรูปของชิ้นส่วนหลังจากการประมวลผลดีดกลับ ส่งผลให้แรงบิดเพิ่มขึ้นบนเครื่องมือตัด ขอบของขอบของการสึกหรออย่างรวดเร็ว ความทนทาน ลดลง
ประการที่สอง ค่าการนำความร้อนต่ำของโลหะผสมไททาเนียม ดังนั้นความร้อนในการตัดสะสมในมีดตัดใกล้กับพื้นที่ขนาดเล็กจึงไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะแพร่กระจาย แรงเสียดทานของด้านหน้าเพิ่มขึ้น ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะชิป ความร้อนในการตัดไม่ใช่เรื่องง่าย แพร่กระจายเร่งการสึกหรอของเครื่องมือ ในที่สุด กิจกรรมทางเคมีของโลหะผสมไทเทเนียมอยู่ในระดับสูง การประมวลผลที่อุณหภูมิสูงนั้นง่ายต่อการทำปฏิกิริยากับวัสดุเครื่องมือตัด การก่อตัวของการละลาย การแพร่กระจาย ส่งผลให้มีดเหนียว มีดไหม้ มีดหัก และปรากฏการณ์อื่น ๆ
ลักษณะของแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์แมชชีนนิ่งไททาเนียมอัลลอยด์
ศูนย์เครื่องจักรกลสามารถประมวลผลชิ้นส่วนหลายชิ้นในเวลาเดียวกันเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต ปรับปรุงความแม่นยำในการตัดเฉือนชิ้นส่วน ความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ที่ดี เครื่องแมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์มีฟังก์ชันการชดเชยเครื่องมือ ซึ่งสามารถรับความแม่นยำในการตัดเฉือนของตัวเครื่องได้ มีความสามารถในการปรับตัวได้หลากหลายและมีความยืดหยุ่นมากขึ้น เช่น การประมวลผลส่วนโค้ง การลบมุม และการเปลี่ยนฟิเลต์ของชิ้นส่วนนี้ ซึ่งสามารถรับรู้ถึงฟังก์ชันการทำงานที่หลากหลายของเครื่องจักรเครื่องเดียว ศูนย์เครื่องจักรกลสามารถกัด เจาะ คว้าน ต๊าป และชุดของการประมวลผล สามารถดำเนินการคิดต้นทุนได้อย่างแม่นยำเพื่อควบคุมกำหนดการผลิต ไม่จำเป็นต้องติดตั้งแบบพิเศษ ประหยัดเงินต้นทุนได้มาก ลดวงจรการผลิตให้สั้นลง ลดความเข้มแรงงานของคนงานลงอย่างมาก สามารถประมวลผลแบบหลายแกนด้วย UG และซอฟต์แวร์ประมวลผลอื่นๆ
การเลือกใช้เครื่องมือและวัสดุน้ำหล่อเย็น
1. การเลือกวัสดุเครื่องมือควรเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้
ความแข็งที่เพียงพอ ความแข็งของเครื่องมือจะต้องมากกว่าความแข็งของโลหะผสมไททาเนียมมาก
ความแข็งแรงและความเหนียวที่เพียงพอ เนื่องจากเครื่องมือตัดโลหะผสมไททาเนียมเมื่อต้องรับแรงบิดและแรงตัดขนาดใหญ่ ดังนั้นจึงต้องมีความแข็งแรงและความเหนียวเพียงพอ
ความต้านทานการสึกหรอเพียงพอ เนื่องจากความเหนียวของโลหะผสมไทเทเนียม คมตัดของเครื่องจักรมีความคม ดังนั้นวัสดุเครื่องมือต้องมีความต้านทานการสึกหรอเพียงพอ เพื่อลดงานแข็งตัว นี่เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดในการเลือกเครื่องมือสำหรับการตัดเฉือนโลหะผสมไทเทเนียม
วัสดุเครื่องมือตัดและความสัมพันธ์ของโลหะผสมไทเทเนียมจะแย่ เนื่องจากโลหะผสมไทเทเนียมมีกิจกรรมทางเคมีสูง ดังนั้นเพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของวัสดุเครื่องมือตัดและการละลายของโลหะผสมไทเทเนียม การแพร่กระจายในโลหะผสม ส่งผลให้มีดติด ปรากฏการณ์มีดไหม้ หลังจากที่วัสดุเครื่องมือตัดที่ใช้กันทั่วไปในประเทศและวัสดุเครื่องมือตัดต่างประเทศสำหรับการทดสอบแสดงให้เห็นว่าการใช้เอฟเฟกต์เครื่องมือตัดโคบอลต์สูงนั้นเหมาะอย่างยิ่ง บทบาทหลักของโคบอลต์สามารถเสริมความแข็งแกร่งให้กับผลการชุบแข็งทุติยภูมิ ปรับปรุงความแข็งและความแข็งหลังจากการอบชุบด้วยความร้อน และที่ ในขณะเดียวกันก็มีความเหนียวสูง ทนต่อการสึกหรอ ระบายความร้อนได้ดี
2. พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของหัวกัด
ลักษณะการตัดเฉือนของโลหะผสมไททาเนียมจะกำหนดพารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของหัวกัดและเครื่องมือทั่วไป ซึ่งมีความแตกต่างอย่างมาก มุมเกลียวเลือกมุมยกเกลียวที่เล็กลง ร่องกำจัดเศษเพิ่มขึ้น กำจัดเศษได้ง่าย กระจายความร้อนได้เร็ว แต่ยังลดความต้านทานการตัดในกระบวนการตัดอีกด้วย คมตัดมุมด้านหน้าคม ตัดเร็ว หลีกเลี่ยงโลหะผสมไททาเนียมผลิตความร้อนในการตัดมากเกินไป เพื่อหลีกเลี่ยงการแข็งตัวรอง มุมด้านหลังช่วยลดอัตราการสึกหรอของคมตัด ช่วยกระจายความร้อน และเพิ่มความทนทานในระดับที่ดี

3. การเลือกพารามิเตอร์การตัด
การตัดเฉือนโลหะผสมไทเทเนียมควรเลือกความเร็วตัดที่ต่ำกว่า อัตราป้อนขนาดใหญ่ที่เหมาะสม ความลึกของการตัดและปริมาณการตกแต่งที่เหมาะสม การระบายความร้อนควรจะเพียงพอ ความเร็วตัด vc {{0}} ~ 50ม./นาที อัตราป้อนสำหรับการกัดหยาบต้องใช้อัตราป้อนที่มากขึ้น การเก็บผิวละเอียดและการเก็บผิวกึ่งละเอียดจะใช้อัตราป้อนปานกลาง ความลึกของการตัด ap=1/3d เหมาะสม ความสัมพันธ์ของโลหะผสมไททาเนียมดี การขจัดเศษออกทำได้ยาก ระยะกินลึกสูงเกินไป จะทำให้เครื่องมือติด ไหม้ แตกหักได้ ค่าเผื่อการตกแต่งพื้นผิวโลหะผสมไทเทเนียมปานกลางชั้นแข็งประมาณ 0.1 ~ 0.15 มม. ค่าเผื่อมีขนาดเล็กเกินไป การตัดขอบมีดบนชั้นแข็ง เครื่องมือสวมใส่ได้ง่าย คุณควรหลีกเลี่ยงชั้นแข็งของการประมวลผล แต่ค่าเผื่อการตัด ไม่ควรใหญ่เกินไป
4. น้ำยาหล่อเย็น
การประมวลผลโลหะผสมไทเทเนียมนั้นดีที่สุดที่จะไม่ใช้สารหล่อเย็นที่มีคลอรีนเพื่อหลีกเลี่ยงการสร้างสารพิษและทำให้เกิดการเปราะของไฮโดรเจน แต่ยังเพื่อป้องกันการแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเครียดที่อุณหภูมิสูงของโลหะผสมไทเทเนียม เลือกอิมัลชันสังเคราะห์ที่ละลายน้ำได้ และสามารถเข้ากันได้กับสารหล่อเย็นได้ในตัว น้ำยาหล่อเย็นในกระบวนการผลิตเพื่อให้แน่ใจว่าเพียงพอ ความเร็วการไหลเวียนของสารหล่อเย็นควรรวดเร็ว การไหลของของไหลในการตัดและความดันควรมีขนาดใหญ่ แมชชีนนิ่งเซ็นเตอร์จะติดตั้งหัวฉีดระบายความร้อนแบบพิเศษ ตราบใดที่ความสนใจในการปรับจะสามารถบรรลุผลลัพธ์ที่ต้องการได้