虽然苹果公司已经在部分Apple Watch机型中使用了钛材料，但到目前为止它还没有被用于iPhone。摩根大通在一份新的投资者报告中称，2022款iPhone（iPhone 14系列）中的高端机型（iPhone 14 Pro）预计将采用钛合金机壳。听起来很牛很贵的钛合金是怎样的材料，一起来看看吧~
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简介
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
钛合金是以钛元素为基础加入其他元素组成的合金。钛有两种同质异晶体：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 以上呈体心立方品格结构，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，使其相变温度及组分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金（titanium alloys）。
02
钛合金的分类
钛合金元素根据它们对相变温度的影响可分为三类：①稳定a相，提高相转变温度的元素为a稳定元素，有铝、镁、氧和氮等。其中铝是钛合金主要合金元素，它对提高合金的常温和高温强度，降低比重有明显效果。②稳定B相、降低相变温度的元素为B稳定元素。又可分同晶型和共析型二种，前者有钼、铌、钒等：后者有铬、锰、铜、硅等。③对相变温度影响不大的元素为中性元素，有锆、锡等。
a钛合金
它是a相固熔体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是a相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强，在500 C~600 C的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。
B钛合金
它是B相固熔体组成的单相合金，未热处理却具有较高的强度，淬火后合金得到进一步强化，室温强度可达1372~1666MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。
a B钛合金
它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能能较好的进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%~100%；高温强度高，可在400 C~500 C的温度下长期工作。其热稳定性次于a钛合金。三种钛合金中最常用的是a钛合金和a B钛合金；a钛合金的切割加工件最好，a B钛合金次之，B钛合金最差。
钛合金按照用途可分为耐热合金、高强合金、耐蚀合金（钛-钼，钛-钯合金等）、低温合金以及特殊功能合金（钛-铁贮氢材料和钛-镍记忆合金）等。
03
钛合金的特性
钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、导热率低、无毒无磁、可焊接、生物相容性好、表面可装饰性强等特性。
1、比强度高： 钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60%，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、韧性好、质轻的零、部件、在飞机发动机结构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。
2、热强度高： 使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度，可在450-500 C的温度下长期工作这两类钛合金在150 C-500 C范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150 C时比强度明显下降，钛合金的工作温度可达500 C，铝合金则在200 C以下。
3、抗蚀性好： 钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强，对碱，氯化物，氯的有机物品，硝酸，硫酸等有优良的抗腐蚀能力，但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。
4、低温性好： 钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能，低温性能好，间隙元素极低的钛合金，如TA7，在－253 C下还能保持一定的塑性，因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。
5、化学活性大： 钛的化学活性大，与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于0.2%时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用会形成TiN硬质表层；在600 C以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生的黏附现象。
04
应用领域
广泛应用于航空、航天、化工、石油、电力、医疗、建筑、 体育 用品等领域。世界上许多国家都已经认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。
航空航天领域
航空航天领域用钛大国集中在西方国家，尤其是美国，60%的钛材都应用到这个领域。亚洲国家，日本和中国在此领域中钛的投入量均在10%左右。但是近年来随着亚洲航空航天的飞速发展，钛在航空航天领域的消费量将会随之增长。从全球角度来看，航空业对钛市场起着决定性的作用，从 历史 上看，钛行业大的周期轮回都和航空业的冷暖密切相关。
汽车 行业
降低燃油消耗、减少有害废弃物（CO2、NOX 等）排放已经成为 汽车 行业技术进步的主要动力和方向之一。研究表明，轻量化是实现节省燃料、减少污染的有效措施。2009年全球 汽车 用钛量已达3000吨。钛在赛车上的应用已有许多年的 历史 ，日本 汽车 用钛已超过600吨，随着全球 汽车 工业的发展， 汽车 用钛还在快速增加。
汽车 使用钛的优点有：减轻重量，降低燃料消耗；改善动力传输效果，降低噪音；减少振动，减轻部件载荷；提高车的持久性及环境保护。
医疗行业
钛在医疗领域有着广泛的应用。钛与人体骨骼接近，对人体组织具有良好的生物相容性、无毒副作用。使用钛及钛合金的优势主要有以下几点：1 质轻；2 弹性模量低；3无磁性；4 无毒性；5 抗腐蚀性；6 强度高、韧性好。外科植入物中的钛合金用量正以每年5%-7%的速度增长。
采用钛及钛合金制造的股骨头、髋关节、肱骨、颅骨、膝关节、肘关节、肩关节、掌指关节、颌骨以及心辨膜、肾辨膜、血管扩张器、夹板、假体、紧固螺钉等上百种金属件移植到人体中，取得良好效果，被医学界给予了很高的评价。
日常生活
钛在日常生活中的应用非常广泛，例如高尔夫球头、自行车车架、网球拍、轮椅、眼镜架等都会应用到钛。
钛以其轻质、强度高的特性在 体育 用品中的应用，从最早的网球拍、羽毛球拍逐步扩展到了高尔夫球头、球杆以及赛车等。钛合金做成的自行车车架也颇受欢迎，钛轻质的特点也应用到眼镜架中，而且钛又不易与皮肤发生过敏，并且钛表面经阳极处理可有绚丽色彩，因此从20世纪80年代初就开始应用于镜架中。
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钛合金的3D打印
用3D打印技术制造的钛合金零部件，强度非常高，尺寸精确，其机械性能优于锻造工艺。钛合金因其良好的生物相容性及优异的机械性能，最主要的应用即为生物医用材料、航空航天、精密仪器等。
中国“3D打印钛合金组配式人工半骨盆假体”实现成果转化，钛合金3D打印技术生产的人工关节确保关节具有良好的耐磨界面，同时能够很好地与骨组织进行融合，提高人工关节的质量和医疗水平。
3D打印3.07米高钛合金材质C919中央翼缘条。金属3D打印出的蜂窝状金属结构体，因良好的力学性能，轻量化、拓扑优化的特点，可以广泛应用于对材料要求极其严苛的航空航天航发领域。
随着科学技术的进步，钛合金材料的应用范围将不仅仅局限于航空航天、国防和医疗卫生方面，钛合金3D打印技术也会不断的完善和发展。
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