材料:铝合金其实是个软妹子
如果一个物体足够坚固我们会形容它很硬,比如钢铁很硬,而橡胶却很软。在金属材料中铝合金则算是一个比较软的材料,其实在iPhone5/iPhone5s时代我们就零星听说过iPhone被坐弯的新闻,这和它采用的材料有很大关系。
我们如何形容一种材料是硬还是软呢?材料力学引入了一个概念叫弹性模量,简称E,其值随材料而异。弹性模量表示发生单位形变所需要的力,也就是说材料越硬弹性模量越大。以下是几种材料的弹性模量,大家可以对比一下其硬度。
弹性常数 | 铜与合金钢 | 铝合金 | 铜 | 铸铁 | 木(顺纹) |
E/GPa | 200-220 | 70-72 | 100-120 | 80-160 | 8-12 |
几种常见材料的弹性模量
iPhone 6后壳采用就是铝合金,属于弹性材料,和其他几种材料相比可以看出铝合金的强度并不高,因此在一定外力的作用下更容易发生变形。
贴一张铝合金材料的应力应变图,可以看出我们徒手掰弯iPhone6时材料发生了哪些变化:
铝合金的应力应变图(图片引自知乎)
既然铝合金的强度并不高,为什么还要选择它作为后壳的材料。个人觉得手机结构工程师考虑的维度更多,建筑结构中保证结构体不被破坏是至关重要的一个环节,外观往往是其次,因此即便设计师设计出再好看的房子,结构计算无法实现的话也没有办法。相反手机结构工程师考虑的因素更多,比如重量、散热、抗腐蚀以及磨损等。
显然和小米的奥氏体304相比,铝合金虽然强度不够但在散热上有更好的表现,铝合金的密度大概在2.66×10^3mg/cm3左右,而钢则达到了7.9×10^3mg/cm3,相同体积下使用钢是铝合金重量的近3倍,对于大屏的iPhone6尤其是iPhone Plus来说是不现实的。
所以在设计iPhone6时更多的是从美观、散热等角度展开的,而稳定性往往排在后面。(很多人要问塑料等其他材质,我们后面会跟大家解释)。
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