苹果电子产品材料使用

由苹果电子产品联想到的有关人类使用铝合金材料的情况介绍和思考在人类步入信息化和全面互联网时代的这十余年里面，有一个科技公司以其先进的技术生产出的产品在整个世界中声名鹊起，这个公司就是apple。苹果公司的电子产品如iPhone，iPad，iPod，Macbook等都进入了千家万户，并且在某种意义上逐渐改变着我们的生活方式。这些明星产品除了它们先进高超的科技还有一点就是其在材料上的使用博得了人们的好感，或者说在材料的选用符合了人们的普遍审美。这不仅是科技的成功，也同样是材料在人类生活中完美运用的又一典范。下面我将会简单介绍铝合金——苹果产品所青睐的材料的特点，并且分析苹果公司使用铝合金材料时的一些考量。铝合金简介：铝合金通常使用铜、锌、锰、硅、镁等合金元素，20世纪初由德国人AlfredWilm发明。跟普通的碳钢相比有更轻及耐腐蚀的性能，但抗腐蚀性不如纯铝。在干净、干燥的环境下铝合金的表面会形成保护的氧化层。纯铝的密度小（ρ=2.7g/cm3），大约是铁的1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各种型材、板材，抗腐蚀性能好。但是纯铝的强度很低，退火状态σb值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb值分别可达24～60kgf/mm2。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上第一，铝合金特点：1，弹性度铝使用不当，可能会导致些问题。尤其是在对比铁或钢后，觉得铝有“更好的表现”的那些直觉行事的设计师，机械师，或技术员。跟铁或钢相比，相同大小的铝重量只有铁或钢的三分之一，似乎有着巨大的吸引力。但必须注意到，刚性同时也减少了三分之二。铝合金的强度和耐久性差别很大，不仅组成合金元素的差别，也由于制造过程的差异。这种可变性加上经验曲线的使用，使铝时常获得了坏名声。举例来说，70年代早期许多设计不良的铝自行车框架高频率的损坏后，伤害了铝的声誉。然而，铝零件广泛的使用在航空器和高性能的汽车行业，放大来讲是禁得起极微小的失败率，同时也说明了自行车零组件没有不可靠的问题。时间和经验证明了铝依旧是可靠的。一个重要的结构限制是铝合金疲劳性能，而钢具有较高的疲劳极限（理论上可以承受无限多的周期性载荷），铝的疲劳极限是接近零，也就是说它最终将破坏，甚至非常小的循环荷载作用都可以使它破坏，但对于小的应力可以使用非常长的时间。2，热敏度通常必须考虑金属的热敏感性。事实上铝对热感应上相对地复杂，不像钢将要熔化时发出亮红色。由于铝熔化之前没有迹象显示，使用喷灯成型时需要一些专门的知识。铝过热的时候受到内部压力和拉力，这些压力往往会导致延迟的扭曲。3：铝合金分类一系:1000系列铝合金代表1050、1060、1100系列。在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。二系:2000系列铝合金代表2024、2A16（LY16）、2A02（LY6）。2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜元素含量最高，大概在3-5%左右。2000系列铝棒属于航空铝材，在常规工业中不常应用。三系:3000系列铝合金代表3003、3A21为主。我国3000系列铝板生产工艺较为优秀。3000系列铝棒是由锰元素为主要成分。含量在1.0-1.5之间，是一款防锈功能较好的系列。四系:4000系列铝棒代表为4A014000系列的铝板属于含硅量较高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之间。属建筑用材料、机械零件锻造用材、焊接材料；低熔点、耐蚀性好，产品描述：具有耐热、耐磨的特性五系:5000系列铝合金代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列铝棒属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。六系:6000系列铝合金代表6061主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好，容易涂层，加工性好。七系:7000系列铝合金代表7075主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.也有良好的焊接性，但耐腐蚀性较差。第二，苹果公司对于铝合金的选择首先，质量方面。苹果对于产品细节要求非常之高，而除了铝合金之外没有其它跟它处于同一层次的合金可以提供高精度加工。另外，作为移动产品，手机等电子产品外壳的材质需要考虑到轻、薄两大关键因素，大多数金属因此被淘汰。比如可以做得很薄、广泛用于USB插头的锌，以及强度高、耐磨耐摔的不锈钢，都是因为体重被一票否决。还有铝由于其面心立方的晶体结构，很容易塑形加工，适合苹果所需的铣削工艺，反之，镁在铣削工艺中容易导致设备崩刀，它更容易屈服于“压铸”这一粗暴的快捷方式。由于以上三点，苹果公司最终在它的全系列产品中选择了铝合金这一材料。其实这也是我们意料之中的事情。其次，成本方面。我们都很清楚成本问题是每一个公司都需要考量的，并且成本随之带来的产品价格高低却会在很大程度上影响消费。所以成本要十分认真地考虑。在金属之中，钛的价格过于昂贵，而镁和铝最强劲的对手。中国有色金属价格网显示，今年3月初，中国国内镁锭均价在18000元/吨左右，铝合金则为16000元/吨。售价16000元的铝棒一般利润仅为100元左右。如果不计算后期的加工费用，根据外观尺寸以及中国市场的铝材报价，苹果为iPhone5铝壳付出材料费用约为1.88元人民币。所以苹果选择了铝，一点都不奇怪，因为铝是金属中最合算的。最后是外观方面。苹果对于外观的设计非常独到，这也使得对于材料的选择有了要求。在多种装饰性金属中，铝还具有无可比拟的外貌优势。用行内人的话来说，其表面处理技术已达“登峰造极”的地步：只有你想不到的颜色，没有做不出来的；只有你设计不出的花纹，没有做不出来的。铝作为一种金属，甚至可以作为墙纸贴在壁上。而镁及其他金属的表面处理技术成熟度则远没到这种地步。也许正是这一点戳中了乔布斯与库克的心。工艺不会约束设计--到了这一程度，必须承认，即便挑剔如苹果设计师们也该叹句“夫复何求”。使用苹果产品的用户都会对其舒适的手感赞叹不已，并且对于其耐磨，美观的表面十分欣赏。我想这也是苹果产品如此畅销的一个原因。苹果在iPhone和其它一些产品上使用了6系铝合金，在applewatch上使用了7系合金。三，未来展望铝合金除了作为电子产品的外壳，还有相当多的用途，可以说铝作为地球上含量最丰富的金属，其应用已经进入人类社会的方方面面。它的优点自不用多说，单从我们对于铝合金的青睐程度上就可以看得出来。我想今后铝合金的应用还会更加宽泛。