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全球首次!28道工序量产超薄钛合金手机铰链,3D打印重塑消费电子制造典范

内容概述随着折叠屏手机市场的迅速扩张,轻薄化已成为该领域的核心竞争点。以某知名品牌Magic系列为例,通...

随着折叠屏手机市场的迅速扩张,轻薄化已成为该领域的核心竞争点。以某知名品牌Magic系列为例,通过采用3D打印金铰链技术,其Vs3机型成功将厚度控制在9.8 mm、重量降低至229 g。该机型铰链采用TC4钛合金,抗拉强度高达980 MPa,可承受50万次折叠。然而,随着行业对更极致轻薄体验的不懈追求,铰链材料面临着更为严苛的要求,亟需具备更高的屈服强度(≥1200 MPa)和延伸率(≥5%),常规钛合金已难以满足这一发展需求,新型超高强钛合金的研发迫在眉睫。

传统工艺受限,粉末坯塑性成形技术破局

在新型超高强钛合金的实际制备过程中,传统熔锻工艺暴露出诸多问题。该工艺需添加多种Mo、V、Fe、Cr、Zr等β稳定元素,不仅导致熔炼过程复杂、能耗高,还容易出现成分偏析,工艺控制难度极大。同时,传统熔锻工艺热加工窗口窄、晶粒易异常长大,显著增加了成形风险,限制了材料的大规模应用。

相比之下,粉末坯塑性成形技术凭借组织均匀、性能优异等优势,有效突破了传统工艺的瓶颈,为高性能超高强钛合金零部件的高效制备提供了新途径。这一技术变革也引起了行业内众多机构的关注,钛之家对其进行跟踪报道,让更多业内人士了解到该技术在钛合金制备领域的潜力和重要性。

自主研发体系开创“强度-塑性双优协同”新高度

某科研团队在超高强钛合金领域实现了颠覆性突破,自主研发的系列超高强钛合金体系开创了“强度-塑性双优协同”的新高度。该系列产品通过跨尺度组织调控技术,攻克了钛合金普遍存在的强度不足、本征脆性难题。在钛合金体系中构筑微米级αL和纳米级αs析出相,实现材料的显著强韧化。其抗拉强度≥1500 MPa,屈服强度≥1400 MPa,延伸率≥5%,强度指标较现有高强钛合金标准提升30%以上。目前,该团队已开发出川藏铁路轨道交通用高强弹簧、高压断路器开关活塞杆等样件。此项核心技术不仅突破了高强钛合金的力学性能边界,更有望为航空航天结构件、3C消费电子、高端工业等尖端领域提供新的解决方案。

依托高校科研力量,创新制粉工艺与成形技术

该科研成果依托国内某知名高校,由一位集全国五一巾帼标兵、全国黄大年式教师团队核心成员、教育部“长江学者奖励计划”特聘教授、国家优秀青年基金获得者、首都最美巾帼奋斗者等诸多荣誉于一身的专家,以核心专利作价入股孵化的一家新材料高新技术企业完成。该企业于2023年获得国家高新技术企业资质认证,专注于新型高性能、低成本钛合金粉末及其成形技术的研发创新。

针对增材制造(PBF、DED)、粉末注射成形(MIM)、热等静压(HIP)、冷喷涂(CS)等多种先进粉末成形工艺特点,该团队原创性提出了“半固态粉末球化法”制粉新工艺。基于粉体工程学理论,科学建立了粉末流动性与保形性之间的平衡关系模型,有效突破传统原料粉末在复杂结构部件制造中的技术瓶颈,实现了高流动性、高保形性、高纯度以及粒径形貌可控的钛基粉末批量生产。

目前,该团队已实现纯钛、TC4、TA15等多种牌号、氢化钛基粉末、氢化脱氢粉末、钛基复合材料粉末及坏料的稳定化生产,满足粉末注射成形、增材制造、粉末热等静压、冷喷涂等高端制造领域需求。此外,基于自研粉末及近终成形工艺开发的系列产品,已在航空航天、轨道交通、医疗器械、消费电子等多个高端领域实现应用,助力相关产业升级与技术创新。

此次新型超高强钛合金技术的突破,不仅为钛合金材料的发展注入了新的活力,也为多个高端领域的产业升级提供了有力的技术支撑,有望在未来推动相关行业迈向新的发展阶段。

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