
新手必学:顺达平台挂机软件}1天速成课随着人们生活品质的提高,对产品审美和品质的要求也在不断提升。越来越多的消费类产品采用合金材料来制作。金属材料给人高端、坚固、耐用的品质感,而传统的塑料外壳产品在消费者心中逐渐被贴上“廉价”和“低品质”的标签。
对于消费类产品而言,常用的合金材料由铝合金、锌合金和镁合金。钛合金由于其生物相融性好,常用在医疗领域。方工就来扒一扒这几种合金材料的特性,做个对比。
这四种合金,钛合金最硬,强度也最好。硬度方面,钛合金要远硬与其他三种合金。就抗拉强度而言,钛合金强与锌合金,其次是镁合金,强度最低的是铝合金。
但产品结构设计而言,还需要考虑重量,如果将比重考虑进度,锌合金由于密度最大,比强度反而最小了。钛合金和镁合金比强度高,但钛合金价格昂贵,加工性不好,因此在要综合考虑重量和强度的结构件种,多采用镁合金。
材料成分直接找度娘,这里不费篇幅罗列。铝合金的密度为2.63~2.85g/cm,有较高的强度(σb为110~270MPa),比强度接近高合金钢,比刚度超过钢,有良好的铸造性能和塑性加工性能,良好的导电、导热性能,良好的耐蚀性和可焊性。
铝合金在产品结构设计中的工艺应用形式也最丰富,常用加工工艺有:压铸、挤出成型、机加工、冲压、锻造。建筑门窗大量应用铝合金型材,机械设备也常用铝型材搭建框架。电子产品和生活快消品的外壳也不乏铝合金,这类产品外观要求较高,比较常见的工艺是挤出,机加工,冲压等。
快消品的外壳比较少用压铸铝,因为压铸铝合金含有较高成分的Si,所以在做Anodizing(阳极氧化)时,直接与药液产生反应,氧化后表面效果比较差。铝铸件常用于内部结构件和对外观要求不高的零件,摩托车的发动机外壳需要复杂的结构,要求重量轻同时也需要足够的强度,大都旋转铝合金压铸作为胚料。
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金,其次是镁锰合金和镁锌合金。镁合金因其优良的铸造、挤压、切削和弯曲加工等性能,可以广泛地应用于汽车、电子、纺织、建筑和军事领域。
镁合金的熔点是650℃,熔点比铝合金熔点低,压铸成型性能好。镁合金铸件抗拉强度与铝合金铸件相当,一般可达250MPa,最高可达600多MPa。
镁合金密度小(1.8g/cm3左右),强度高。镁合金是最轻的金属结构材料,比重只有1.8,分别为铝的2/3和铁的1/4,其比强度高达133,这使得镁合金可用作高强度材料。高强度镁合金的比强度甚至可以和钛相媲美。
镁合金弹性模量大,消震性好,在弹性范围内,镁合金受到冲击载荷时,吸收的能量比铝合金件大一半,所以镁合金具有良好的抗震减噪性能。
镁合金具有良好的压铸成型性能,压铸件壁厚最小可达0.5mm, 适应制造汽车各类压铸件。镁合金件稳定性较高,压铸件的铸造性加工尺寸精度高,可进行高精度机械加工。
镁合金的散热相对与合金来说有绝对的优势,对于相同体积与形状的镁合金与铝合金材料的散热器,某热源生产的热量(温度)镁合金比铝合金更容易由散热片根部传递到顶部的速度,顶部更容易达到高温。
但镁合金线 μm/m℃,而铝合金则为23 μm/m℃,黄铜约20 μm/m℃,结构钢12 μm/m℃,铸铁约10μm/m℃,岩石(花岗岩、大理石等)仅为5~9 μm/m℃,玻璃5~11 μm/m℃。应用在热源处时一定要考虑温度对结构尺寸的影响。
镁合金的应用举例:一般中高端及专业数码单反相机都采取镁合金做骨架,使其坚固耐用,手感好;手机电话,笔记本电脑的壳体;在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金;汽车方向盘、转向支架、刹车支架、座椅框架、车镜支架、分配支架等要求重量轻而强度大的结构件。
镁合金牌号以英文字母+数字+英文字母的形式表示。前面的英文字母是其最主要的合金组成元素代号(元素代号如下表规定),其后的数字表示其最主要的合金组成元素上下极限值的平均值。最后面的英文字母为标识代号,用以标识各具体组成元素相异或元素含量有微小差别的不同合金。
钛合金指的是多种用钛与其他金属制成的合金金属,强度高、耐蚀性好、耐热性高。钛合金广泛应用于制作飞机发动机压气机部件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等。钛合金也应用在火箭、导弹和高速飞机的结构件。
钛是同素异构体,熔点为1668℃,在低于882℃时呈密排六方晶格结构,称为α钛;在882℃以上呈体心立方晶格结构,称为β钛。利用钛的上述两种结构的不同特点,添加适当的合金元素而得到不同组织的钛合金。室温下,钛合金有三种基体组织,钛合金也就分为以下三类:α合金,(α+β)合金和β合金。我国分别以TA、TC、TB表示。
钛合金的密度一般在4.51g/cm3左右,仅为钢的60%,一些高强度钛合金超过了许多合金结构刚的强度,因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料,可制出单位强度高、刚性好、质轻的零部件。
钛无毒、质轻、强度高且具有优良的生物相容性,是非常理想的医用金属材料,可用作植入人体的植入物等。在美国,已有5种β钛合金被推荐至医学领域,即TMZFTM(TI-12Mo-^Zr-2Fe)、Ti-13Nb-13Zr、Timetal 21SRx(TI-15Mo-2.5Nb-0.2Si)、Tiadyne 1610(Ti-16Nb-9.5Hf)和Ti-15Mo,适于作为植入物植入人体,如人造骨骼,血管支架等。
TiNi合金的生物相容性很好,利用其形状记忆效应和超弹性的医学实例相当多。如血栓过滤器、脊柱矫形棒、牙齿矫形丝、血管支架、接骨板、髓内针、人工关节、避孕器、心脏修补元件、人造肾脏用微型泵等。