揭秘高亮钛玄武架构，“茉莉花”需要怎样用心浇灌

你观察过自己的手机吗？仔细看一下你的手机，大概率是由背板、中框、屏幕组成的三明治结构。其中的中框连接着背板和屏幕，里面藏着一台手机全部的元器件，可以说中框是整个手机最重要的基础。

它不仅需要牢固稳定，保护手机在跌落时不会变形导致背板或者屏幕破裂，而且还要精准开孔，让手机的信号能够稳定从这个“牢笼”中传递出去。同时，中框还要轻便好看，不然整个手机的手感都要大打折扣。

华为最新推出的Mate 70 Pro+手机搭载了业界首个高亮钛玄武架构中框，相比Mate 60 Pro+，耐摔能力提升1倍，耐磨能力提升5倍。这是怎么做到呢？

为什么是钛合金

早在2017年，华为的研发团队就在着手将钛引入到手机制造之中。彼时，手机行业正经历着从4G到5G的时代变革。但当时市面上的手机中框无非塑料、铝合金和钢三种材料。塑料手感差、导热差，结构强度也低；铝合金导热性强但强度低；钢的强度高，但非常沉重。

为了能做出更强的手机，他们需要一种轻量化、高导热、高可靠质量的材料来作为传统材料。于是华为手机结构部的金属材料专家黄礼忠把目标瞄向了经常被用作航天材料的钛。

钛金属很早就开始被用作航天材料，因为其具有诸多优异的性能。钛拥有金属中最高的比强度（强度－密度比）。钛的强度跟某些钢相当，但却还要轻45%。钛的抗腐蚀能力也非常强，常温下不和氧气、卤素及水反应。钛的抗高温和低温的能力也非常优秀。但是钛金属本身的密度和导热用作手机中框材料仍有不足。

但如果钛和铝这两种轻质的金属结合，边框采用高强度高耐腐蚀的钛合金，中板采用轻质高导热的铝合金，就可以更好地满足手机中框材料的需求，兼顾轻质、高强度、高耐腐蚀、高导热。当然这也意味着材料制备难度也就更高，对钛和铝的界面结合强度要求极高，如果界面结合强度不足会导致加工过程中的开裂问题，甚至在受到外力碰撞时就会发生崩裂。

经过团队的不懈努力，2017年，他们的钛铝复合材料方案终于论证成功，并申请了“一种移动终端、结构件及其制造方法”国家发明专利。这项专利当时在材料领域已经领先业界。

从材料到产品

当钛铝复合材料方案到了可商用的状态时，华为的产品材料专家朱旭却开始思考，如何开发一种界面结合更可靠、更适合产品的方案？他把这个材料取名叫作“茉莉花”，只是现在“茉莉花”还只是一朵充满能量的花蕾，想要开放，还需更多辛勤的浇灌。

“有无限进化潜力的技术才能为用户带来极致体验”，于是，朱旭团队创新性地将航天领域的“热等静压”技术借用到手机材料的制作上。

热等静压（Hot IsostaticPressing，简称HIP）工艺是将制品放置到装有惰性气体的密闭容器中，向制品施加各向同等的压力，同时施以高温，在高温高压的作用下，制品得以烧结和致密化。它就像是一种工艺的万能钥匙，可以把不同种的金属有效地结合起来，实现物尽其用，提升产品的可靠性。

但从一种材料到成型的产品，中间还有着遥远的距离。让钛与铝在520°C高温与120MPa高压结合的航天级钛铝复合技术应用，无论是生产工艺还是生产设备，在国内都是一片空白，华为的研发团队只能一点一点摸索。画出的思维导图被朱旭自己一次次否定。没有巨人的肩膀可站，那就成为巨人，朱旭带领团队一遍遍实验，自研烧结工艺，终于得到了第一块坯体。

但当他兴奋地测试材料的时候，这个备受期待的坯体竟然崩断了。“应力”、“氧化物”、“设备问题”，各种可能开始充斥在朱旭的脑海中。不论如何，“数据是不会说谎的”。他决定回归到最基本的材料学原理上，从测量产品尺寸、到分析界面原子扩散层的厚度，再到调整烧结工艺，终于得到了满足强度需求的稳定的坯体。

尽管如此，这个稳定的坯体还是没能达到预期。朱旭团队对于坯体天线缝的设计最多在0.5毫米，超过就说明结构不合格，在使用中会出现可靠性的问题。但新的坯体的天线缝超过1毫米，铝把缝隙胀开了。这在“热等静压”理论上是不可能的。因为这个问题，朱旭甚至开始怀疑是不是一开始的方向就错了。这是他在华为八年以来，最难的项目。最后朱旭提出了一个违反常识的方法——主动放宽缝隙，去吸收铝的膨胀。在一片质疑声之中，这一次终于成功了。

要好，还要好看

不同于业内的其他厂商，华为的钛合金玄武中框汲取了珠宝工艺的灵感，将中框做成了高亮的质感。这是华为对于产品的一贯追求，不仅要好，还要好看。

钛也是一种稀有金属，这是由于在自然界中其存在分散并难于提取。它同时存在于几乎所有生物、岩石、水体及土壤中。很多高奢手表品牌采用钛金属材质，其银白色的光泽和不易腐蚀的特性深受大众的喜欢。但正因如此，钛的抛光技术是有比较高的难度的。

钛及其合金具有某些难以抛光和各向异性的特性。各向异性行为意味着其性能在不同方向上发生变化，而且微观结构的变化会产生α相机械孪晶，这使得在抛光过程中保持均匀的机械性能和表面光洁度具有挑战性。此外，其高度稳定性、耐化学性层和硬质TiO₂也使其难以通过机械或化学抛光去除。

华为的工程师借鉴了珠宝级的抛光工艺，对中框表面擦拭收光，结合自动化擦拭设备，去除钛表面的不可见脏污，提高PVD（Physical Vapor Deposition，物理气相沉积）的膜层附着力，从而打造了兼顾亮度和涂层可靠性的高亮中框效果。通过20000秒钨钢CNC（Computer Numerical Control，数控加工）精密加工，18道珠宝级抛光工艺，Mate70 Pro+的高亮钛玄武中框才最终成型。