¿Qué significa el "metal líquido" utilizado en el iPhone?
Aleación amorfa es el nombre general de los materiales utilizados en el iPhone, donde amorfo se refiere a amorfo y aleación se refiere a aleación. Sin embargo, debido a la dificultad de producción y los altos requisitos del proceso, este material no se puede utilizar para la carcasa del iPhone y sólo se puede utilizar para el soporte de la tarjeta SIM del iPhone. Esta pieza es producida por la empresa estadounidense LiquidMetal (el origen del nombre Liquid Metal), y es posible que el profesor Zhang no haya tenido contacto con ella.
(Pin de extracción de tarjeta)
Este es un verdadero cuerpo de metal amorfo. Antes del contacto, mucha gente piensa erróneamente que el metal líquido se ve así:
O así:
Oh, no, debería verse así:
Algunas personas incluso dijeron esto después de ver las noticias sobre Apple usando metal líquido:
Esto... es demasiado imaginativo para bloquearlo en absoluto...
Así que aquí estoy. todo.
Cuerpo principal
Para hablar de metal líquido, primero debemos comenzar con metales comunes:
Como buen niño que estudió en la escuela secundaria, Sabemos que el metal está hecho de metal unido, descrito por el profesor como:
Iones positivos rodeados por un mar de electrones.
Es decir, el catión metálico queda sumergido en un mar de electrones libres.
La unión metálica afecta a las siguientes propiedades de los metales:
Difícil
Punto de fusión
Intenso
Duro
Germinable
Conductor eléctrico
Conductor térmico
Entre ellos, de uso diario, nos centramos principalmente en:
Difícil
Intenso
Duro
Germinable
El resto, salvo fines especiales, no se utilizan en la vida ordinaria. Habrá demasiado impacto.
Dificultad
La dureza se describe como la capacidad de un material para resistir daños permanentes (pinchazos, defectos). Para decirlo sin rodeos, si su teléfono cae al suelo con estrépito y cuando lo levanta, ¿hay algún rasguño en la carcasa?
El profesor de secundaria también mencionó un tipo de lesión (la maestra de secundaria es tan mayor...), que se puede dividir en deformación elástica y deformación plástica.
Entonces piénsalo, ¿por qué estas dos diferencias son causadas por la misma fuerza?
Los profesores de secundaria no están trabajando en este momento, porque el conocimiento de la secundaria solo puede decirle que cuando la fuerza excede el límite elástico del material, el objeto sufrirá deformación plástica. Entonces, ¿por qué?
Apareció el omnipotente profesor universitario. El profesor universitario dijo que era porque el átomo se había descarrilado.
(Perdóname por no descubrir los átomos...)
Todos deberían hacerlo en serio, como por ejemplo:
Bueno, es muy regular. Pero bajo la influencia de una fuerza externa, el "Rey. Ocho Huevos" apareció arriba, y todos se separaron...
En serio, esto se llama desplazamiento permanente de átomos, entonces, ¿por qué el material cambia después del desplazamiento? ¿Cambiará su naturaleza y forma?
A continuación, debemos introducir un concepto:
Cristalinidad
Lo siento, no estoy seguro de cómo se llama esto en chino. Esto se llama cristalinidad (gracias @)京京京京京京)...
¿Qué es esto? De hecho, es la disposición de los átomos en el elemento. Podemos imaginar que si se agranda el metal, no habrá desorden. Ésta es su propiedad natural, es decir, tiene una estructura reticular distinta.
Sin embargo, no todos los objetos tienen una estructura reticular tan distinta, como el vidrio, la cerámica y otros materiales cerámicos (inorgánicos no metálicos) o materiales poliméricos (polímeros orgánicos).
Así, existen tres tipos de materiales:
Cristalinos
Semicristalinos
Amorfos
Cuando Si ves material amorfo en este momento, debes saber a qué tipo de metal líquido pertenece la aleación amorfa, ¿verdad?
Volviendo a la cristalinidad anterior, ¿por qué mencionamos esta cristalinidad porque determina el orden de disposición atómica, y según el sentido común en la vida, sabemos que mientras más ordenada esté una habitación, más fácil será? es hacerlo caótico.
Por eso la materia siempre tiende a cambiar del orden al desorden, de alta energía a baja energía.
Para una mejor comprensión, los metales utilizados como cristales se pueden dividir en los siguientes tres tipos en términos de formación de cristales atómicos (@京京京京京京京京京京京):
Cubo centrado en el cuerpo
Cubo centrado en la cara
Embalaje compacto hexagonal (HCP)
Es aburrido, bueno, yo también estoy aburrido, especialmente el último one La pronunciación de...
Primero, imagínalo en tu mente basándose en la imagen. No mires sólo una imagen. Intenta imaginar qué pasaría si juntaras muchas estructuras idénticas. Luego los explicaré por separado:
Cúbico centrado en el cuerpo
Debido a que es un cubo con un átomo como centro, cuando se combinan muchas estructuras similares, habrá una gran cantidad. de superposiciones atómicas (debería traducirse como superposición) porque cada átomo puede servir como centro para los ocho átomos circundantes. ¡entonces! La tensión sobre cada átomo es uniforme en todas direcciones, por lo que se requiere una fuerza mayor para provocar que se deforme plásticamente. Por lo tanto, la dureza es muy alta (pero no mayor que la de la cerámica, el motivo se explicará más adelante). También es fuerte, pero esto da como resultado que la ductilidad del metal de esta estructura no sea muy fuerte, que se encuentra en un nivel medio entre las tres estructuras.
El material principal de esta estructura es el acero (que contiene hierro). ¿Por qué debería usar el inglés? Porque después habrá señales de acero.
Cúbica centrada en las caras
Es concebible que, dado que no hay una estructura superpuesta en el BCC, las fuerzas internas sean desiguales. Es fácil colapsar cuando aparecen contradicciones internas. También conduce a una gran cantidad de superficies de deslizamiento (mencionadas en Zhihu, traducidas como superficies de deslizamiento), que se analizarán a continuación. Por lo tanto, su dureza es menor que la BCC y su tenacidad también es menor, pero por otro lado, tiene buena plasticidad y es adecuado para el procesamiento de moldeo.
El material principal de esta estructura es el aluminio (al para abreviar).
Al recordar la clasificación de estos dos materiales principales, podrás recordar las propiedades generales de las dos estructuras, BCC y FCC.
Embalaje compacto hexagonal (HCP)
Esto es muy especial. La capa intermedia no tiene conexión con las capas superior e inferior. Las capas superior e inferior son FCC y la media es BCC. , por lo que tiene la dureza de BCC Fuerte resistencia. ¿Crees que combina todas las ventajas de BCC y FCC? Realmente piensas demasiado... Si es así, entonces podemos construir Iron Man juntos... Su desventaja es que es más bajo que BCC, tanto que puede describirse como frágil.
*Acabo de mencionar una superficie de deslizamiento, que se define de la siguiente manera:
La superficie de deslizamiento es esencialmente el camino de menor resistencia a través del cual los átomos pueden moverse para compensar las cargas y fuerzas. .
Para decirlo sin rodeos, son fideos suaves y bastardos. Los huevos, oh no, los átomos pueden correr de aquí para allá después de estar estresados.
Cuanto más exista esta superficie, más fácil será para los átomos moverse, más fácil será para los átomos moverse y más blando será el material.
Luego, comenzamos a discutir una estructura que es un poco más macroscópica que los átomos:
五谷 (método de entrada Jing, Wrong, Xie, Wu Gu)
Como se muestra en la imagen significa repetir la unidad cristalina básica o celda unitaria
Esta cosa es la partícula de cristal:
La formación de estas líneas es como una base en agitación. Al principio, los dos átomos sintieron que eran adecuados y luego se unieron. Esto es normal. Luego conocen al tercero, que es genial, tres personas juntas, es un trío. Luego caminaron y caminaron y vieron a una cuarta persona, naturalmente.
A medida que aumenta el número de personas, gradualmente se convertirá en 5P, 6P, 7P...
Pero a medida que aumenta el número de personas, la postura y el ángulo (disposición u orientación) preferidos de todos son diferentes. A algunos les gusta arriba. y abajo, algunos como adelante y atrás, y otros como 69. Varias posturas se retuercen para formar un policristal. Pero debido a que todos tienen lo mismo, excepto algunas personas, los principales sitios de enlace (enlaces químicos) y direcciones (ángulos de enlace) son básicamente los mismos, lo que garantiza que la estructura cristalina básicamente mantenga la rotación en tres direcciones.
Así que se me ocurrió algo como esto:
Esta es la sociedad del incesto... Luego hay diferentes sociedades del incesto, grandes y pequeñas (grandes y pequeñas), debido a factores externos. y las fuerzas internas. El límite cristalino se une, y una vez que están juntos, el incesto... entonces se verá como en la imagen de arriba.
Porque, después de todo, todos tenemos gustos diferentes, por lo que todavía habrá un poco de inadecuación, por lo que existe esta desalineación:
Por supuesto, esto no es importante, solo lo digo.
Tómate un descanso
Hemos descrito los siguientes puntos arriba:
Tres estructuras cristalinas diferentes tienen diferentes propiedades;
La estructura interna Los metales se pueden reorganizar (romperse y luego cambiar de pareja);
Un mismo metal también tiene diferentes estructuras cristalinas, tamaños de grano y dislocaciones.
A continuación, analicemos algunas aleaciones y no metales inorgánicos:
Las aleaciones se dividen en:
Aleaciones ferrosas (incluidas las aleaciones de hierro)
Aleaciones no ferrosas (No contiene hierro)
Entre ellas, la aplicación de la aleación de hierro en el iPhone es el acero; la aplicación de la aleación no ferrosa en el iPhone es el aluminio.
El acero se divide en acero de bajo/medio/alto carbono:
Acero de bajo carbono
El contenido de carbono es inferior a 0,20
Acero con medio carbono
El contenido de carbono está entre 0,20 y 0,50
Acero con alto contenido de carbono
El contenido de carbono es 0,50 ~ 65438±0,0
Acero con alto contenido de carbono (acero fundido)
El contenido de carbono es de 1,0 ~ 2,0
Hierro fundido (hierro fundido)
El contenido de carbono supera el 2,0
Aquí sabemos que el carbono, es decir, el carbono, se puede convertir en Fe3C cuando se calienta junto con el hierro Fe. Esta cosa es un compuesto intermetálico muy especial con alta dureza pero básicamente sin plasticidad. Después de mezclarlo con hierro, puede cambiar en gran medida las propiedades originales del hierro. Esto se refleja en el hecho de que cuanto mayor es el contenido de carbono, mayor es la dureza del acero, pero más frágil es la textura.
A continuación se explica cómo interpretar el acero:
Por ejemplo, acero 1018, los dos primeros 10XX, solo díganos qué elementos contiene (al acero se le puede agregar carbono o cromo). Aumenta la dureza y la resistencia a la corrosión, el cobre puede aumentar la maquinabilidad, el manganeso puede reducir la fragilidad, el molibdeno puede estabilizar los carburos y prevenir el crecimiento del grano, el níquel puede aumentar la tenacidad y la resistencia a la corrosión y el vanadio puede aumentar la tenacidad y la resistencia a la corrosión. Los dos últimos son vanadio. El bit XX18 nos dice el contenido de carbono, por ejemplo, 18 es 0,18 de carbono.
(Me duché aquí y luego volví, leí una página en la computadora y la cerré. .. Afortunadamente, se salvó. Oh... asustó a mi padre hasta la muerte...)
Añade algo de conocimiento:
Hay tres tipos de acero inoxidable:
Ferrita (acero inoxidable ferrítico): contiene una gran cantidad de cromo (cromo), lo que evita que se convierta en austenita (austenita), es barato y tiene buena resistencia a la oxidación.
Austenita. (acero inoxidable austenítico). - Contiene níquel, tiene alta tenacidad, alta plasticidad y baja resistencia.
Martensita (acero inoxidable martensítico, gracias a @文志heng): tiene menor contenido de cromo que la ferrita y puede fabricarse en fases heterogéneas. El acero más duro (no me pregunten qué significa fase... también se puede decir que es una mezcla simple o una sustancia simple con una estructura uniforme definible y una composición química conocida, como el aire y el hielo). p>
Luego introduzca aleaciones no ferrosas, tomando el aluminio como ejemplo:
Resistencia a la corrosión (resistencia a la corrosión)
Fácil de fabricar (fácil de fundir)
Alto rendimiento eléctrico y térmico.
Peso ligero (peso ligero, probablemente se notará al comparar el iPhone 4/4S y el iPhone 5s)
Resistencia a altas temperaturas (la temperatura básicamente no afecta la resistencia)
Estético (hermoso, hierro y todo)
Por favor, comprenda las características anteriores junto con la estructura cristalina de al.
Luego, el Sr. Zhang Yi mencionó en su respuesta:
Puedo decirles claramente que la carcasa del iPhone 5 no es metal líquido, sino una aleación de aluminio AL6063 T6 producida por Jinqiao Aluminium. (extrusión de aluminio). La cavidad y la forma se procesan con máquinas herramienta CNC, y luego los bloques de metal superior, medio e inferior se conectan mediante moldeo por inyección y luego se procesan con máquinas herramienta CNC. El teñido del ánodo se omite en el medio (por temor a ser acusado de). secretos filtrados), y se procesa la carcasa exterior.
¿Puedo decir que el proceso de teñido de ánodos de metal líquido no es bueno? De hecho, incluso el teñido del ánodo AL7075 tiene problemas.
¿Qué significan las palabras AL6063 y AL7075?
A diferencia del acero, el aluminio se pronuncia
X-X-XX
El primer número es similar al acero y define el tipo de elemento añadido:
1x xx–99 el aluminio es básicamente aluminio puro.
2 XXX – Cobre más cobre
3 XXX – Aceleración de manganeso
4xxx – Silicio más silicio
5 XXX – Magnesio más magnesio
6 XXX – Magnesio y aleaciones de magnesio; Silicio, esto es silicio y magnesio
7 XXX – Zinc
8 XXX – Otros elementos
El segundo número indica los requisitos de control para el contenido límite de elementos o impurezas en la aleación. Si el segundo número es 0, significa que no existen requisitos de control especiales para el límite de impurezas. Si es 1 ~ 9, cuanto mayor sea el número, mayores serán los requisitos de control, generalmente 0.
Los dos últimos dígitos no son como el acero, se utilizan para indicar el número de este aluminio en el mismo tipo.
Así que sabemos que el aluminio utilizado en el iPhone 5 es una aleación de aluminio de silicio y magnesio. ¿Por qué utilizar 6063 en lugar de 6061 (mayor resistencia), porque 6063 es más adecuado para pulir después de la extrusión y la anodización?
Después de presentar los materiales, hablemos de la tensión y el estrés.
Deformación (?)
La respuesta de deformación de un material a una fuerza o carga externa
Se refiere a la respuesta de deformación de un material a una fuerza externa. Los átomos compensan la fuerza externa destruyendo la estructura cristalina.
Imagina que cuando dos personas (por supuesto, también pueden ser tres, cuatro o más) viven juntas, la cama y el colchón debajo de ti quedan muy armoniosos...
Dependiendo En diferentes posturas, la tensión tiene diferentes manifestaciones:
Compresión
Estiramiento
Deformación por corte
Piénselo. Tan vívido...
Esfuerzo (σ)
Cómo un material distribuye internamente una carga aplicada.
Por favor, presten más atención a esta palabra, interno, interno.
Es decir, cuando tú y tu novia conseguís una gran armonía en la vida, los muelles del colchón dispersan la fuerza en varias partes.
¿Por qué deberíamos enfatizar este punto? Hablemos de ello más tarde.
En condiciones normales, la deformación y la tensión son lineales:
Pero hasta que se apliquen fuerzas externas continuamente...
Alcanzarás un punto llamado límite elástico. , este punto es el punto en el que los átomos del material comienzan a moverse desde su posición original a una nueva posición. (Es decir, el foco de las dos líneas en la imagen de arriba)
Luego continúa presionándolo y se convierte en este espécimen marchito:
Sí... esto es el clímax...
Este punto se llama resistencia máxima a la tracción (UTS)...Después de esta montaña, las cosas se rompen...
Aquí hay algunos datos comunes sobre varios materiales. ...
Entre ellos, el aluminio todavía usa 6061, que es más resistente que el 6063.
Vale, basta de tonterías, hablemos oficialmente de qué es el metal amorfo (comúnmente conocido como metal líquido)...
Por última vez, de verdad, lo juro
p>Aprendamos a cambiar las propiedades de los metales:
Los niños que hayan visto a Wolverine deben recordar que en el cuerpo de Wolverine hay una gran cantidad de aleaciones de ultra alta densidad (como las del Capitán América). escudo ) ha sido modificado. En la película hay este diálogo:
El general dijo: ¿Sabes qué es lo más difícil de inyectarte metal en el cuerpo?
El general se respondió a sí mismo: Es para mantener la aleación de ultra alta densidad en estado líquido (inyectar la pintura líquida en el cuerpo de Wolverine... Dios mío... No es de extrañar que Wolverine fuera tan miserable en ese momento, y luego se sintió tan miserable... Con el corazón roto, quiero encontrar al general)
¡Quién me limpió el culo!
Este proceso de fusión del metal es una de las formas en que lo cambiamos:
Tratamiento térmico
El tratamiento de un material con el fin de cambiar su estructura y propiedades. Controlar la calefacción y la refrigeración.
Al dominar estos dos elementos, podrás controlar el metal, y todos son Magneto:
Temperatura
Velocidad de enfriamiento
Cómo hacerlo ¿él?
"Paso a Paso"
Sabemos que los metales tienen estructuras reticulares únicas y tienden a formarse de forma natural.
Al hacer una aleación, los átomos como soluto se disuelven en átomos como disolvente, así:
Luego, con el calentamiento continuo, el metal se disuelve y pasa a un estado fundido.
En este momento, si se deja que el metal se enfríe (no dije la velocidad), los átomos del metal perderán energía y comenzarán a formar un sólido.
¿Cómo se formó? Los átomos de metales de baja energía que han perdido energía comenzarán a reorganizarse (después del clímax, la energía es baja, para luego volver a encontrar pareja y cambiar de posición). Esto se llama punto de nucleación.
Luego, al encontrar una buena pareja, los átomos que cambiaron de postura comenzaron a formar partículas nuevamente. En cuanto a cómo se forman, ver arriba... Específicamente, el tamaño del grano aumenta en todos los aspectos.
Los granos comienzan a encontrarse con otros granos en los límites de los granos y gradualmente se forma nuevo metal.
Hay un hoyo más adelante. La velocidad de enfriamiento y la temperatura de este metal son elementos importantes para cambiar las propiedades del metal, ¿verdad? Entonces, ¿cuánto cuesta?
Recocido completo
Estandarizado
Extinción
Esto lo dejaré para más adelante.
El tratamiento térmico es una forma de cambiar el tamaño de los granos metálicos, pero este calentamiento no es la única. ¿Por qué? Porque el calentamiento proporciona energía a los átomos metálicos, ¿no es así? Mientras podamos proporcionar la energía, ¿podemos cambiarla?
Entonces, si siguiera yendo a Baiwan a buscar una varilla de metal (no me malinterpretes), se rompería, ¿no?
Este es el segundo:
Endurecimiento mecánico
La deformación plástica cambia el tamaño del grano.
Proceso específico:
Necesitas un palo duro...
Bai Wan, eso...
Por otro lado , Bai Wan,...
Vuelve a leer (por favor, no hagas esto... es doloroso)
Este tipo de flexión siempre hace que las partículas grandes se rompan en partículas más pequeñas. .
Como resultado, la tensión interna aumenta bruscamente en la región del límite de grano (ahora sabes por qué la tensión interna se repite internamente, ¿verdad?)
La tensión y la deformación son lineales en algunos casos. extensión (¿Recuerdas la imagen?)
A medida que aumenta la deformación, aumenta la tensión, luego aumenta el número de granos, disminuye el tamaño y disminuye la ductilidad general del material metálico (puedes intentar romper un clip, encontrará que después de romperse la fractura es muy dura).
Si la deformación pragmática continúa en este momento, el material se romperá.
En este momento, si calentamos el material antes del paso 9, la energía térmica proporcionará suficiente energía a los granos para formar nuevos granos, entonces se podrá reducir la tensión interna y mejorar la trabajabilidad. y el material no se romperá, sino que se descompondrá en pedazos lo suficientemente pequeños.
Volvamos esta vez al tema de la velocidad de calentamiento:
Recuerde el efecto del tamaño del grano en las propiedades del metal:
Partículas más pequeñas = mayor dureza. Resistencia, menor ductilidad
Partículas más grandes = menor dureza. Resistencia, mayor ductilidad
Ahora, volviendo a las tres velocidades mencionadas anteriormente, diferentes velocidades tendrán resultados completamente diferentes para el mismo material:
Completamente recocido (más lento)
El material se calienta por encima de su temperatura de transición de fase y se enfría lentamente en el horno.
Una vez derretido el material, se enfría en el horno (por ejemplo, para AL6061-O, se puede bajar de 940 grados Celsius a 10 grados cada tres horas), proporcionando suficiente calor y tiempo para los átomos para formar granos, formando así granos grandes y limpios.
Los productos fabricados son bastante resistentes.
Estandarizado (medio)
El material se calienta por encima de la temperatura de transición de fase y luego se enfría en aire en calma.
Se coloca en el aire para refrigeración, no para calefacción activa ni para refrigeración activa.
La izquierda está completamente recocida y la derecha está normalizada.
Enfriamiento (más rápido)
El enfriamiento "rápido" del material. Utilizando diversos materiales como medio de enfriamiento, se elimina el calor del material a un ritmo acelerado.
Ponerlo en algunos medios de baja temperatura puede reducir rápidamente la temperatura, como agua, aceite, metal, arena, compuestos poliméricos, etc.
Esto es martensita (actualmente el acero más duro, se puede ver que básicamente no tiene estructura de grano)
Bien, en este punto, sabemos aproximadamente que si la temperatura del El metal es más alto, Alto, cuanto más rápida es la velocidad de enfriamiento del metal, más pequeños son los granos del metal y menos estructura de grano, lo que afecta directamente a la mayor dureza y menor ductilidad, y viceversa.
Entonces, ¿qué es el metal líquido?
Es una aleación amorfa, una aleación amorfa, lo que significa que no tiene estructura cristalina ni ningún grano, por lo que tiene baja ductilidad, pero por el contrario, tiene una dureza extremadamente alta, similar a vaso. Entonces, ¿por qué no utilizar vidrio? Debido a que el vidrio básicamente no es dúctil... aunque... la ductilidad de las aleaciones amorfas es muy baja, todavía conserva algunas de las propiedades de los metales, incluida cierta ductilidad, pero mucho menos que las aleaciones cristalinas normales.
Este material es ideal para utilizar como carcasas de teléfonos móviles. No solo tiene una dureza ultra alta (2,5 veces mayor que la de la aleación de titanio y 0,5 veces mayor que la del acero inoxidable 65438), sino que también tiene un cierto grado de ductilidad y no se romperá con un poco de fuerza externa como el vidrio, y mantiene un peso muy ligero. Pero el problema es que el costo es demasiado alto y los requisitos del proceso son altos:
Esta es la descripción simple de Zhang Mao:
O fundición y enfriamiento directo, o moldeo en el líquido sobreenfriado. zona de fase.
Para explicarlo, mencionamos anteriormente que la martensita se templa y se funde en frío extremo, así que supongamos que ¿qué pasaría si el metal se mantuviera a una temperatura alta de más de 900 grados y se enfriara instantáneamente? Entonces podremos obtener una aleación compuesta de átomos desordenados, que será mucho más resistente que el acero.
La segunda pregunta es: frente a una pieza grande de metal, ¿cómo se pueden enfriar el interior y el exterior del metal de manera uniforme y rápida al mismo tiempo? Por eso Apple aún no ha utilizado metal líquido en las carcasas de iPhone y iPad.
Para lograr esta condición, Apple incluso quiere lograr el máximo tiempo de enfriamiento mediante fundición antigravedad:
Por supuesto, los ideales siempre son hermosos, pero la realidad siempre es cruel. Ahora sólo podemos ver la presencia de metal líquido en el pin de extracción de la tarjeta del iPhone. Con suerte, algún día, quienquiera que sea, podrá encontrar una manera relativamente sencilla de lanzarlo. Para entonces, quizás el siglo XXI no sea el siglo del titanio, sino el siglo del metal líquido.