Титанові сплави, їх характеристики. iPhone.

Та до чого тут iPhone? Починаючи з елітних моделей лінійки iPhone 15 Pro та Pro Max розробники почали додавати у матеріал корпусу титан. Але замість анонсованого повністю титанового корпусу він отримав лише зовнішню рамку з титанового сплаву. Титан замінив нержавіючу медичну сталь у складі корпусів преміальній версії смартфона.

За заявою розробників це дозволило зробити дані версії пристрою найлегшими без втрати якості та міцності виробів. Розберемось чи необхідний титан в iPhone та застосування титану сталі чи інших сплавів у корпусах смартфонів.

Титан відноситься до високоміцних матеріалів

Це сріблясто-білий метал з низькою густиною, високою температурою плавлення, міцністю та корозійною стійкістю.

Завдяки таким характеристикам він знайшов широке застосування в авіа- та ракетобудуванні Його широке використання зумовлене поширеністю на землі: за об'ємом запасів він поступається тільки алюмінію, залізу та магнію. В природі у вільному вигляді майже не зустрічається, лише у вигляді оксидів та інших сполук. Найбільш поширеними є ільменіт титаніт, рутил.

Найбільші запаси титанових руд серед європейських держав має Україна.

Вперше був отриманий американським вченим більше 100 років тому, але промислове виробництво й використання почалося лише у 40-х роках минулого століття через складність технології отримання чистого металу. Метал є хімічно активним та взаємодіє з атмосферними газами з утворенням крихких та непридатних до використання сполук.

Ключова технологія виробництва - хлорування рудних концентратів, продуктом такої реакції є чистий хлорид титану TiCl4. Дану сполуку поміщають у відновлювальні апарати, де в середовищі інертних газів отримують губчастий титан.

Титанова губка на наступному етапі очищається шляхом гідрометалургійної обробки або шляхом вакуумної сепарації.

Губчастий титан є проміжною ланкою у виробництві титану чи титанових сплавів. У такому вигляді він надходить на підприємства кольорової металургії або машинобудівні заводи, де його переплавляють у вакуумно-дугових печах. Кінцеві вироби виготовляють шляхом лиття або методами пластичної деформації чи направляють на виробництво титановмісних феросплавів для легування сталі.

Технологія отримання титану доволі складна - отже має високу собівартість. Тому його використання виправдано лише в тих галузях промисловості, де затребувана висока корозійна стійкість, можливість працювати в широкому інтервалі температур, висока питома міцність. Це затребувано у космічних галузі, авіації, хімічний, медичний та енергетичній промисловості, автомобільному або спеціальному машинобудуванні. Та мабуть у виробництві телефонів використання титану є не дуже виправданим.

Сплави використовуються значно ширше у порівнянні з чистим титаном. Їх поділяють на три групи:

• альфа сплави - це сплави чистого титану з алюмінієм, вони доволі крихкі після термічної обробки;
• бета сплави - при нагріванні не зазнають фазових перетворень, мають високу пластичність та найменшу міцність;
• альфа-бета сплави - вони є універсальними, піддаються пластичній деформації куванням, штампуванням, міцніші ніж однофазні, не набувають крихкості у процесі термообробки.

Титан класу 5, який використовується в актуальній версії iPhone Pro це альфа-бета сплав,виготовлений відповідно до американського стандарту ASTM-B348/B348M, найближчим аналогом в СНД є сплав марки ВТ6 який відпускається відповідно до вимог ГОСТ 19807.

Де застосовується

Ключовим є створення корпусів літальних апаратів, кузовів та деталей трансмісії спортивних автомобілів, виготовлення балонів посудин під тиском, імплантатів та протезів, у енергетиці використовується для виготовлення жорстких елементів бронезахисту, глушників вогнепальної зброї й елементів військової техніки. Спортивна промисловість - виробництво рам, велосипедів, інших комплектуючих для обладнання. Тепер також Apple iPhone 15,16.

А що стосується Apple

1. Преміальний матеріал, який коли-небудь використовувався в корпусах iPhone для любителів «дорого-багато».
2. Він набагато легше. Дійсно, iPhone 15 Pro Max важить 221 г проти Pro Max 14 версії - 240 г. Але легкість можна досягти завдяки алюмінію, який є набагато легшим ніж титан. І це може полегшити корпус на значно більший відсоток.
3. Краса. Це справа смаку, сталь чи алюміній також виглядають привабливо. До того ж невідомо, як він буде виглядати під час носіння в кишені з ключами через пару місяців.
4. Тонкі крайки, міцність та експлуатаційна стійкість. Цей сплав використовують у марсоходах, тому важко зрозуміти чи потрібна така міцність саме в смартфонах. Ну хіба що можливо розмова буде відбуватись десь на Марсі).
5. Теплопровідність. Варто зазначити, що, мабуть, через це розробники зробили лише рамку з титану, а все інше - з алюмінію. Останній краще розсіює тепло від процесора та інших компонентів, що нагріваються.

Детальніше про титановий сплав в iPhone 16

В iPhone 16 Pro та Pro Max, за інформацією компанії, використаний корпус з титанового сплаву 5 класу, що забезпечить міцність та легкість пристрою. Цей сплав, що складається з титану, алюмінію та ванадію, має високе співвідношення міцності до ваги.

Титан 5-го класу (Ti-6Al-4V) є популярним вибором для аерокосмічної та медичної промисловості, а також для виробництва спортивного обладнання завдяки своїй міцності, легкості та стійкості до корозії.

Як бачимо, попередній досвід з моделлю 15 серії, був успішним. Тому від рамки з титанового сплаву розробники поки не відмовились. Побачимо, що буде далі.