金属材质给人一种高端、坚固、耐用的品质感,而传统塑料外壳的产品在消费者心目中逐渐被贴上“廉价”、“低质”的标签。
对于消费品来说,常用的合金材料包括铝合金、锌合金和镁合金。钛合金因其良好的生物相容性而广泛应用于医疗领域。今天我们就来看看这些合金材料的特点,并进行比较。
因此,先归纳总结,见下面的性能对比表。
这四种合金中,钛合金最硬,强度也最好。就硬度而言,钛合金比其他三种合金硬得多。从抗拉强度来看,钛合金强于锌合金,其次是镁合金钛合金结构和钢结构,强度最低的是铝合金。
但在产品结构设计方面,也需要考虑重量。如果考虑比重的话,锌合金由于其密度最高,所以比强度最小。钛合金和镁合金比强度高,但钛合金价格昂贵,加工性能差。因此,镁合金多用于需要综合考虑重量和强度的结构件。
铝合金
材料成分请直接联系度娘,这里就不浪费篇幅罗列了。铝合金的密度为2.63~2.85g/cm,强度高(σb为110~270MPa),比强度接近高合金钢,比刚度超过钢,具有良好的铸造性能和塑性加工性能、以及良好的导电性、导热性、良好的耐腐蚀性和焊接性。
压铸铝合金的流动性较好,熔点为660℃。
铝合金在产品结构设计上也有着最丰富的技术应用形式。常用的加工工艺有:压铸、挤压成型、机械加工、冲压、锻造等。铝合金型材广泛用于建筑门窗,铝型材也常用于建造机械设备的框架。铝合金还用于电子产品和消费品的外壳。此类产品对外观要求较高,较常见的工艺有挤压、机械加工、冲压等。
压铸铝很少用于快速消费品的外壳,因为压铸铝合金含有较高的Si含量,所以在做阳极氧化(阳极氧化)时,直接与化学液发生反应,氧化后的表面效果是比较穷的。铝铸件常用于内部结构件和对外观要求不高的零件。摩托车发动机壳体要求结构复杂、重量轻、强度足够。大多采用旋转铝合金压铸件作为毛坯。
铝牌号:
1×××系列为:纯铝(铝含量不低于99.00%)。该系列牌号的最后两位数字表示为:最低铝含量的百分比。牌号的第二个字母表示对原纯铝的改性。
2×××~8×××系列牌号的最后两位数字没有特殊含义,仅用于区分同一组中的不同铝合金。牌号的第二个字母表示对原纯铝的改性。
2×××系列是:以铜为主要合金元素的铝合金。 2011易切削合金,切削性能好,强度高。 2018 2218 锻造合金,具有良好的可锻性和较高的高温强度。
3×××系列是:以锰为主要合金元素的铝合金。 3105 3105 建筑材料、彩色铝板、瓶盖。
4×××系列是:以硅为主要合金元素的铝合金。 4032具有良好的耐热性、耐摩擦性和热膨胀系数小。活塞、气缸盖。
5×××系列是:以镁为主要合金元素的铝合金。 5052是最具代表性的中等强度合金,常用于钣金、船舶、车辆、建筑、瓶盖、蜂窝板等。
6×××系列是以镁为主要合金元素,以Mg2Si相为强化相的铝合金。 6063是挤压用合金的代表。其强度低于6061。具有良好的挤出性能。它可以用作具有复杂横截面形状的形状。具有良好的耐腐蚀性能和表面处理性能。用于建筑、高速公路护栏、高栏杆、车辆、家具、家电及装饰品等。
7×××系列是:以锌为主要合金元素的铝合金。 7075铝合金是强度最高的合金之一,但其耐腐蚀性较差。用7072皮革覆盖可以提高其耐腐蚀性能,但成本增加。飞机、滑雪杖。
8×××系列是:以其他元素为主要合金元素的铝合金
9×××系列是:备用合金组
抗拉强度大于480MPa的铝合金称为高强度铝合金,主要是以Al-Cu-Mg和Al-Zn-Mg-Cu为主的合金,即2XXX(硬铝合金)和7XXX(超硬铝合金)是合金。前者的静态强度略低于后者,但使用温度高于后者。由于合金的化学成分、冶炼凝固方法、加工工艺和热处理制度不同,合金的性能差异很大。
钛合金
钛合金是指钛与其他金属制成的各种合金金属。它们具有高强度、良好的耐腐蚀性和高耐热性。钛合金广泛用于生产航空发动机压气机零件、框架、蒙皮、紧固件和起落架等。钛合金还用于火箭、导弹和高速飞机的结构件。
钛是一种同素异形体,熔点为1668°C。在882℃以下具有密排六方晶格结构,称为α钛;在882℃以上具有体心立方晶格结构,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,可以获得不同结构的钛合金。在室温下,钛合金具有三种基体组织,钛合金分为以下三类:α合金、(α+β)合金和β合金。在我国分别以TA、TC、TB为代表。
钛合金的密度一般在4.51g/cm3左右,仅为钢的60%。一些高强度钛合金的强度超过了许多合金结构钢。因此,钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料。 ,可生产单位强度高、刚性好、重量轻的零件。
钛无毒、质轻、强度高且具有优良的生物相容性。是理想的医用金属材料钛合金结构和钢结构,可作为植入人体的植入物。在美国,已推荐5种β钛合金用于医疗领域,分别是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适合作为植入物植入人体,如人造骨、血管支架等。
TiNi合金具有良好的生物相容性,利用其形状记忆效应和超弹性的医学实例有很多。如血栓过滤器、脊柱矫形棒、牙科矫形丝、血管支架、骨板、髓内针、人工关节、避孕装置、心脏修复部件、人工肾用微型泵等。
钛合金制品可以通过压铸和机械加工的方法获得。钛合金的熔化温度很高,对模具钢的要求也很高。钛合金的加工方法有很多,包括:车削、铣削、镗削、钻孔、磨削、攻丝、锯切、电火花加工等。
钛合金的机械加工性能也较差。钛合金切削时的切削力仅略高于相同硬度的钢。但大多数钛合金的导热系数很低,仅为钢的1/7,铝的1/16,因此切割产生的热量不会很快消散。 ,积聚在切削区域,导致快速磨损、崩塌以及在刀具刃口上产生积屑瘤。
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