Титановые сплавы, их свойства. iPhone.

Да при чем здесь iPhone? Начиная с элитных моделей линейки iPhone 15 Pro и Pro Max, разработчики начали добавлять в материал корпуса титан. Но вместо анонсированного полностью титанового корпуса он получил только наружную рамку из титанового сплава. Титан заменил нержавеющую медицинскую сталь в составе корпусов премиальной версии смартфона.

По заявлению разработчиков, это позволило сделать данные версии устройства самыми легкими без потери качества и прочности изделий. Разберемся необходим ли титан в iPhone и применение титана стали или других сплавов в корпусах смартфонов.

Титан относится к высокопрочным материалам

Это серебристо-белый металл с низкой плотностью, высокой температурой плавления, прочностью и коррозионной стойкостью.

Благодаря таким характеристикам он нашел широкое применение в авиа- и ракетостроении. Его широкое использование обусловлено распространенностью на земле: по объему запасов он уступает только алюминию, железу и магнию. В природе в свободном виде почти не встречается только в виде оксидов и других соединений. Наиболее распространены ильменит титанит, рутил.

Наибольшие запасы титановых руд среди европейских государств у Украины.

Впервые был получен американским ученым более 100 лет назад, но промышленное производство и использование началось только в 40-х годах прошлого столетия из-за сложности технологии получения чистого металла. Металл химически активен и взаимодействует с атмосферными газами с образованием хрупких и непригодных к использованию соединений.

Ключевая технология производства – хлорирование рудных концентратов, продуктом такой реакции является чистый хлорид титана TiCl4. Это соединение помещают в восстановительные аппараты, где в среде инертных газов получают губчатый титан.

Титановая губка на следующем этапе очищается путем гидрометаллургической обработки или путем вакуумной сепарации.

Губчатый титан является промежуточным звеном в производстве титана или титановых сплавов. В таком виде он поступает на предприятия цветной металлургии или на машиностроительные заводы, где его переплавляют в вакуумно-дуговых печах. Конечные изделия изготавливают путем литья или методами пластической деформации или направляют на производство титансодержащих ферросплавов для легирования стали.

Технология получения титана довольно сложна - значит, имеет высокую себестоимость. Поэтому его использование оправдано только в тех отраслях промышленности, где необходима высокая коррозионная стойкость, возможность работать в широком интервале температур, высокая удельная прочность. Это востребовано в космических отраслях, авиации, химической, медицинской и энергетической промышленности, автомобильном или специальном машиностроении. Но, пожалуй, в производстве телефонов использование титана не очень оправдано.

Сплавы используются значительно шире, чем чистый титан. Их делят на три группы:

• альфа сплавы - это сплавы чистого титана с алюминием, они достаточно хрупки после термической обработки;
• бета сплавы - при нагревании не подвергаются фазовым преобразованиям, обладают высокой пластичностью и наименьшей прочностью;
• альфа-бета сплавы - они являются универсальными, подвергаются пластической деформации ковкой, штамповкой, прочнее однофазных, не приобретают хрупкости в процессе термообработки.

Титан класса 5, используемый в актуальной версии iPhone Pro это альфа-бета-сплав, изготовленный в соответствии с американским стандартом ASTM-B348/B348M, ближайшим аналогом в СНГ является сплав марки ВТ6, который отпускается в соответствии с требованиями ГОСТ 19807.

Где применяется

Ключевым создание корпусов летательных аппаратов, кузовов и деталей трансмиссии спортивных автомобилей, изготовление баллонов сосудов под давлением, имплантатов и протезов, в энергетике используется для изготовления жестких элементов бронезащиты, глушителей огнестрельного оружия и элементов военной техники. Спортивная промышленность – производство рам, велосипедов, других комплектующих для оборудования. Теперь также Apple iPhone 15,16.

А что касается Apple

1. Премиальный материал, когда-либо использовавшийся в корпусах iPhone для любителей «дорого-много».
2. Он гораздо легче. Действительно, iPhone 15 Pro Max весит 221 г против Pro Max 14 версии – 240 г. Но легкость можно достичь благодаря алюминию, который намного легче титана. И это может облегчить корпус на гораздо больший процент.
3. Красота. Это дело вкуса, сталь или алюминий тоже выглядят привлекательно. К тому же неизвестно, как он будет выглядеть во время ношения в кармане с ключами через пару месяцев.
4. Тонкие кромки, прочность и эксплуатационная стойкость. Этот сплав используют в марсоходах, поэтому трудно понять, нужна ли такая прочность именно в смартфонах. Ну, разве что разговор будет происходить где-то на Марсе).
5. Теплопроводность. Стоит отметить, что, по-видимому, поэтому разработчики сделали лишь рамку из титана, а все остальное - из алюминия. Последний лучше рассеивает тепло от процессора и других нагреваемых компонентов.

Подробнее о титановом сплаве в iPhone 16

В iPhone 16 Pro и Pro Max, по информации компании, использован корпус из титанового сплава 5 класса, что обеспечит прочность и легкость устройства. Этот сплав, состоящий из титана, алюминия и ванадия, имеет высокое соотношение прочности к весу.

Титан 5-го класса (Ti-6Al-4V) является популярным выбором для аэрокосмической и медицинской промышленности, а также для производства спортивного оборудования благодаря своей прочности, легкости и коррозии.

Как видим, предыдущий опыт с моделью 15 серии был успешным. Потому от рамки из титанового сплава разработчики пока не отказались. Увидим, что будет дальше.