华为 Mate 70 Pro+ 这块能承受火箭发动机冲击的钢板，是怎么炼成的｜硬哲学
科技
2025-01-02 18:17
广东
爱范儿关注「明日产品」，硬哲学栏目试图剥离技术和参数的外衣，探求产品设计中人性的本源。不知道还有没有人记得，大约十年前，手机上最炙手可热的话题，还不是影像。在那个野蛮生长的年代，大家对智能手机的关注点，在更直观、上手第一时间就能给出反馈的地方——设计与材质。正面是千篇一律的屏幕，点开都能亮，背面面积过于宽阔，需要留给大刀阔斧的设计，于是，中框这正反面之间的空隙，成为厂家的炫技之地。十年前，雷军站在北京国家会议中心举起小米 4，「一块钢板的艺术之旅」掀起大家对手机中框的关注浪潮。时间真的很快，手机的亮点也越来越多，在芯片、影像、AI 的风头下，中框这个老家伙，逐渐淡出大家的视线。直到前些时候，华为推出了本代旗舰 Mate 70 系列，在 Mate 70 Pro+ 上出现的一个新名词——「高亮钛玄武架构」。这个名词听起来可能有些让人摸不着头脑，其实分解以后，就是正面的昆仑玻璃，背部的锦纤材质，以及最重要的，高亮钛中框。在智能手机的发展历程中，有几次材料切换，可以视作中框工艺的节点。早期的功能机常常使用聚碳酸酯（PC）与聚丙烯（PP）等塑料材料，其优点在于成本较低，同时可以轻松实现多种颜色的机身配色，但摩擦容易留下明显的划痕，耐用性和质感都不算好。被戏谑「科技以换壳为本」的诺基亚就是塑料外壳的代表。塑料材质一度延续到 Windows Phone 时代智能手机出现后，原本还算稳定的市场被打乱，为了争抢新的市场，手机厂商几乎从每个角度想方设法增加自己的优势点，首当其冲的就是换掉不够质感的塑料中框。金属中框有些笼统，聚焦材质的话，大多数厂家选择铝合金作为中框，部分厂家为了区别化，也选择不锈钢中框。金属边框的到来，不止让手机质感直接登上另一个档次，还为日益强大的芯片提供了更好的散热结构。后来为了保护脆弱又延伸至中框的屏幕，以及被金属隔断的信号，又采用金属框架搭配塑料隔断或是在金属中框上增加塑料贴片的方式，随后不久也被纳米注塑工艺所优化。虽然这中间还出现过陶瓷这样的材料，但在漫长的金属中框时代，铝合金和不锈钢两种，占据了绝对的主流。vivo APEX 2019 上，还出现过名为 Super Unibody 的全玻璃机身不过，铝合金和不锈钢也有自己的短板，铝合金更轻盈但不耐摔，传统的不锈钢耐摔但太重了。厂家急需寻找一种新方案，来平衡两种已有材料的特性。在《以质为名》影片中，华为的材料专家给出了新中框三个必须具备的要求：轻薄、高可靠、高颜值
也就是说，这种新方案需要比不锈钢轻，也要比铝合金可靠，还要长得够好看。有句话说过很多次，当某件事情遇上难题的时候，不妨跳出事情本身，也许在别的赛道，早已给出了答案。钛在元素周期表中排行第 22 位，它的英文名 Titanium 来源于希腊神话中的泰坦神族，象征着其极高的强度和耐腐蚀性以及稳定性。不过，过刚易折，钛金属虽然坚硬有余，但其屈服强度和抗拉强度相对较低，并且疲劳性能较差，加工也是个难题。于是人类制造了一种合金，里面除了钛金属，还会按照一定比例混合一些铝金属与钒金属，能极大程度地解决强度和金属疲劳问题，成为人类遨游太空的坚实基础。SpaceX Falcon 9 Block 5 火箭的栅格舵由钛合金制成，用于承受极高的再入温度和气动载荷这种钛合金的重量夹在了铝合金和不锈钢的中间，而坚固程度就是三者当中的最佳，是天生适合手机边框的好东西。东西是好，但如何将它带到手机上，也是个麻烦事儿，毕竟作为消费电子产品，中框需要同时兼顾多方面的考量——既要有硬度，又要利于散热。面对这样的需求，华为在 Mate 70 Pro+ 的金属中框上选择了两种合金联合的方案——高强度、有质感的钛合金作为外框，为日常使用保驾护航，高导热性、质量轻的铝合金作为内框，是手感与性能的坚实后盾。不过，想要维持中框强度，还需要将两种合金衔接在一起才行，而钛合金与铝合金之间，由于热膨胀系数的不同，很容易产生内应力，同时两者还有熔点差异，难以同时以合适的状态结合在一起。比起物理特性差异，更麻烦的是化学性能差异，钛和铝在高温下容易形成金属间化合物（比如 TiAI3、TiAI），这些化合物硬而脆，很容易对结合部位的机械性能造成影响。怎么克服物理与化学的特性差异，将钛和铝更好地结合起来呢？2017 年，华为提交了一份名为《一种移动终端、结构件及其制造方法》的专利，从说明书来看，这份专利就是完全为了解决这个问题而研究的：本申请实施例提供一种移动终端，所述移动终端包括结构件，所述结构件形成一个一体结构，便于后续的整体加工，有利于产品尺寸精度的提升。专利说明书过于复杂，简单来说，这是一种多步骤的工艺流程，主要通过叠轧和热扩散以及搅拌摩擦技术，让外框的钛合金与内框以及延伸至中板的铝合金结合，打造适合手机设备使用的中框。在这份专业书之外，华为的材料专家还找到了一种名为「热等静压」的加工方式，这种工艺常见于工业中，尤其是在航空航天领域与能源领域大放光彩，在消费电子中几乎没有使用过。现在，他们要用这种方法对钛合金与铝合金进一步处理，让其性能再度拔高。将钛合金与铝合金的结合物放进超过 500 摄氏度、100 帕高压的高温高压环境中，充入惰性气体，让钛和铝之间的原子发生扩散，使界面结合更紧密，消除内部孔隙、裂纹等缺陷，增强结合强度和致密性。在多重工艺下，华为 Mate 70 Pro+ 的钛金属中框结构已成型，外包围使用了钛合金，内部的分割部分用上了铝合金，整体横截面呈「工」字形，更加坚固耐摔。科技大爆炸以后，人类将对未来的所有想象都写进了科幻小说里面。无论是《太空漫游 2001》中，无论以多小的尺度去测量，都恒定 1:4:9 的黑色石碑，还是《三体》中，三体世界发射的表面接近绝对光滑的水滴探测器，都不约而同地表达了一个标准：更精准、更精密、更光滑，就是更先进。
但此时，钛合金坚固的特性就成了加工时的一个难点，这也是为什么大多数使用了钛合金的手机中框大多都采用是磨砂拉丝的质感，看起来和便宜的铝合金没太大区别。同样的，将坚硬的物体打磨抛光，在另一个行业早已给了答案——珠宝。钛金属有许多形态，高纯度钛的维氏硬度约在 120 HV，高强度纯钛硬度约 200 HV，而用于航空航天的 Ti-6AI-4V 钛合金硬度约为 340 HV。哪怕是添加了钼、铬等元素，硬度更高，常用于工具和高耐磨部件的 β 型钛合金硬度最高也只有 400-500 HV 左右。作为对比，钻石、刚玉等常用于珠宝的矿石的维氏硬度都超过四位数，钻石更是达到了 10000 HV 左右。连如此「强硬」的矿石也能被人类打磨成珠宝，其技艺完全足够处理硬度稍低的钛合金了。在使用了十八道珠宝级别的打磨抛光工艺后，钛金属也变得服帖了。值得一提的是，为了稳住「高亮钛」的颜值，在打磨抛光的程序中，华为还给 Mate 70 Pro+ 边框附加了一层 PVD 涂层，将材料从固体直接转化为气体，再沉积到基材表面，形成均匀、致密、附着力强的涂层，提供更强的耐磨性。这种涂层还可以根据加入不同的金属呈现不同的颜色，适配各式各样的机身。至此，华为材料专家提出的「轻薄、高可靠、高颜值」三者皆齐，无论是火箭发动机冲击，还是 28 米高空坠落，都能保持「强硬」，且外表亮眼的高亮钛中框，来到了我们面前。耐磨提升五倍、耐摔提升一倍的高亮钛玄武架构，可以说是一个阶段性的成果，是当下技术、设计的大集合。但正是作为基础单位的 Mate 60，其实才是这个阶段的起步人。在去年的华为 Mate 60 系列上，最津津乐道的，无疑是背部的「惊鸿一撇」，但时间过去一年，设计有所改动，延续下来的，是这惊鸿一撇后面隐藏的玄武架构。玄武架构之所以如此抗摔，很大程度上得益于从边框延伸而出的中板。如果说，传统的边框是一层存在外部的防弹衣，那一体化中板的出现，就是为内部也打造了一幅钢筋铁骨，为整台手机的耐用耐摔性能提供了强有力的支撑。这个架构除了我们熟悉的中框外，还包括第二代昆仑玻璃以及背部的锦纤材质。今天，我们聊的是华为对中框的研究，但背后,是所有厂商对中框定位和工艺追求的缩影。纵观智能手机发展历程，我们可以从两个角度来衡量中框。两个角度交融，可以得到三个基本的审视维度——重量、质感、价格。在这个过程中，中框从厂家炫技的方寸之地，逐渐向手机整体服务过渡，虽然名声不再如之前那般显赫，逐渐隐向幕后，但发挥的作用，却更为重要。可以预见的是，现在的中框还不是终点，刚刚提到的中框三个维度，还不能同时满足。未来，无论是华为，还是小米、OPPO 或是 vivo，以及苹果、三星等厂商，必然还会继续追求更复杂的技术、更先进的设计，以及更晦涩的名字。但是，不管技术多么复杂、名字多么高深，所有的厂商都是为了一个朴素而直接的目的：雷军跨年直播：小米汽车明年目标交付 30 万辆，SU7 Ultra 还有新外观？![]()
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