AR、MR等应用设备对钛合金的需求分析

2023-05-04

钛金属乃尖端轻质结构材料之选,其兼具轻盈与坚韧,质感高雅,无磁性,不致敏,并展现出卓越的耐腐蚀性能,凭借此等优势,在航空航天领域中广泛应用。钛金属以其超群比强度著称,同时,相比不锈钢更轻、更强,且抗刮擦,防摔性能出众,故而成为耐用且不易弯曲的理想材质,尤其受到消费电子产品的追捧。在增强现实眼镜的领域里,已有多款产品采用钛合金组件,亚马逊、枭龙、Rokid等公司均推出了集成钛合金部件的AR设备。未来,苹果公司在开发增强现实、混合现实及其他头戴式设备时,亦有望采纳钛金属作为关键材料选择。

Rokid Air 特别采用了精致的钛合金铰链技术。

枭龙XLOONG X300 AR智能眼镜选用优质钛合金作为镜框材质。

AR、MR等应用设备对钛合金的需求分析 (https://ic.work/) 虚拟现实 第1张

西安维度世界的S1款单目增强现实眼镜,采用了可折叠收纳的钛合金框架设计,展现出高度的便携性和耐用性。

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尽管钛合金展现出卓越的性能指标,其固有的高硬度特性与较高的加工难度使其在实际生产过程中的成本居高不下,这一现象构成了限制钛合金广泛普及应用的主要障碍。

鉴于钛合金低热传导率所引发的显著加工硬化效应,其传统机械加工工艺面临着重大的挑战,包括工序耗时长、效率低下以及对昂贵设备的高度依赖。更甚者,不规则形状与多孔结构等复杂形态的存在,无疑进一步提升了加工成本和难度。因而,寻求并推动低成本钛合金材料与成型技术的进步,已然成为了当前科学研究领域中的一个迫切且关键的议题。

探讨钛及其钛合金粉末成形工艺的优点与局限性时,可以清晰地发现其在现代工业中的独特价值与挑战。

首先,让我们聚焦于钛及钛合金粉末成形技术的诸多益处。这一领域的一大优势在于极高的强度和轻质特性。钛材料因其优异的耐腐蚀性和生物相容性,成为航空航天、医疗设备以及高端消费品的理想选择。通过粉末成形技术,能够实现高精度和复杂结构部件的一次性制造,显著降低了生产周期与成本。同时,这种工艺赋予了设计者在材料加工过程中前所未有的自由度,允许创造具有独特性能的定制化零件。

然而,伴随优势而来的是不容忽视的技术局限性和挑战。钛及钛合金粉末成形技术面临着高成本和高昂设备投入的问题,这限制了其在某些经济条件下的广泛应用。粉末预处理、均匀分散以及热处理过程均需严格控制,以确保最终产品的性能与质量符合高标准要求。此外,粉末的高密度和粘性可能导致填充不充分或产生缺陷,如气孔和裂纹等,对成品率和性能造成影响。

综上所述,钛及钛合金粉末成形技术凭借其独特的物理属性和制造优势,在多个领域展现出卓越的应用前景。然而,其所面临的成本、工艺控制以及材料质量等方面的挑战,也要求持续的技术创新与优化,以进一步提升该领域的整体效能与市场竞争力。

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Metal Injection Molding , a technique denoted as Metal Injection Molding, boasts unparalleled benefits in the manufacturing realm of titanium alloys. This method enables the creation of intricate structures with near-zero waste at a relatively affordable price point, facilitating the production of high-dimensional and high-precision components on a large scale. Consequently, it stands as an exemplary process for the fabrication of titanium alloy parts, particularly suited for the assembly of advanced wearable devices.

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采用精密成形制造技术中的典范——钛合金MIM工艺流程,其卓越性能与精确度得以彰显。该过程始于原料选择,选用高纯度的钛合金粉末作为基础材料。随后,通过科学调配恰当比例的粘结剂和添加剂,增强粉末在后续操作中的流动性和形变能力。

紧随其后的是模塑阶段,在专业设备中将混合后的粉末填充入预设模具内,并在高温高压环境下完成紧实成型。这一环节确保了钛合金部件的高度均匀性与精确尺寸。接着,经过溶剂去除和烧结处理,彻底剔除多余粘结剂,同时强化零件的内部结构。

最终阶段为热处理,目的在于提升零部件的力学性能、耐腐蚀性和延展性。通过此工艺流程,钛合金MIM产品实现了从粉末到高精度复杂形状零件的完美蜕变,广泛应用于航空航天、医疗器械以及高端工业领域,以其轻质强韧、精确成型的独特优势,引领技术创新潮流。

钛合金精密成形的核心流程涵盖钛合金粉末制备、混合、造粒、注塑成型、脱脂、烧结及后续处理阶段。然而,在运用MIM技术进行钛合金注塑加工时,仍面临诸多挑战,如优质钛粉成本高昂、粘合剂的选择与去除工艺以及如何有效地剔除间隙元素等关键问题。

对于增强现实眼镜而言,采用光泽度高且触感细腻的金属表层无疑能显著提升其在消费者群体中的吸引力。因此,在实现这一目标的过程中,对钛结构件实施表面修饰处理,旨在打造赏心悦目的视觉效果,至关重要。此过程可借助多种高级工艺技术,诸如喷砂、阳极电泳和微弧氧化等,以确保每一处细节均达到精致与美学的完美融合。

采用压缩空气作为动力源,生成高速喷射束,该束能高效地将喷料直接冲击至待处理物件表面,从而在材料外层触发显著的变化——不仅能够精炼其外观纹理,还能调整至理想的光泽度或哑光效果。这一工艺的独特之处在于它能够实现金属材质表面的统一原色呈现,并赋予其更显美观的艺术气质,全面提升观感体验。

阳极氧化工艺乃是一种基于电化学机制,在材料表面施加保护性氧化层的技术。此法操作流程精炼简洁,并能产出耐用性上佳、抗接触腐蚀与防氢脆性能优越的涂层。经由阳极氧化处理,钛合金表面得以生成一层透明的氧化膜,其色彩丰富且光彩夺目,通过调整电解条件即可精确控制氧化膜的厚度;而这一过程中光的干涉作用则为材料赋予了多姿多彩的视觉效果。

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工序伊始,首先进行彻底的油脂清除,随后步入精细打磨阶段,以实现光滑细腻的表层质感。紧接着,通过化学处理提升表面活性,为后续的阳极氧化工艺铺垫基础。在经过阳极氧化之后,采用中和步骤以确保氧化膜的质量与稳定性。接下来,展开色彩染色工序,赋予作品丰富多彩的外观。最后,在完成封孔处理后,整个过程转入烘干阶段,确保每一环节皆臻于完美,最终呈现的制品不仅工艺精湛,且光泽璀璨,尽显高级质感。

微弧氧化工艺,依托于电解质溶液并在高压状态下在材料表面内生培育出陶瓷氧化层的创新技术,在阳极氧化工艺的基础上得以升华与拓展。这一过程可生成一种陶瓷般的亚光表面质感,其触感丝滑细腻且具有显著的防指纹特性,加之优异的耐腐蚀及抗气候老化性能,却因技术研发与生产成本的高昂而显得相对昂贵。

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