華為 Mate 70 Pro+ 這塊能承受火箭發動機衝擊的鋼板，是怎麼煉成的｜硬哲學

中框

化皮為骨

愛範兒關注「明日產品」，硬哲學欄目試圖剝離技術和引數的外衣，探求產品設計中人性的本源。

不知道還有沒有人記得，大約十年前，手機上最炙手可熱的話題，還不是影像。

在那個野蠻生長的年代，大家對智慧手機的關注點，在更直觀、上手第一時間就能給出反饋的地方——設計與材質。

正面是千篇一律的螢幕，點開都能亮，背面面積過於寬闊，需要留給大刀闊斧的設計，於是，中框這正反面之間的空隙，成為廠家的炫技之地。

十年前，雷軍站在北京國家會議中心舉起小米 4，「一塊鋼板的藝術之旅」掀起大家對手機中框的關注浪潮。

應該有很多人和我一樣，從這裡開始關注手機中框

時間真的很快，手機的亮點也越來越多，在晶片、影像、AI 的風頭下，中框這個老傢伙，逐漸淡出大家的視線。

直到前些時候，華為推出了本代旗艦 Mate 70 系列，在 Mate 70 Pro+ 上出現的一個新名詞——「高亮鈦玄武架構」。

時隔十年，我從這個架構中，看到了中框的進化史。

「高亮鈦」從何來

「高亮鈦玄武架構」

這個名詞聽起來可能有些讓人摸不著頭腦，其實分解以後，就是正面的崑崙玻璃，背部的錦纖材質，以及最重要的，高亮鈦中框。

這裡面，有兩個元素值得留意。

一個是「鈦」，一個是「高亮」。

在智慧手機的發展歷程中，有幾次材料切換，可以視作中框工藝的節點。

早期的功能機常常使用聚碳酸酯（PC）與聚丙烯（PP）等塑膠材料，其優點在於成本較低，同時可以輕鬆實現多種顏色的機身配色，但摩擦容易留下明顯的劃痕，耐用性和質感都不算好。

被戲謔「科技以換殼為本」的諾基亞就是塑膠外殼的代表。

塑膠材質一度延續到 Windows Phone 時代

智慧手機出現後，原本還算穩定的市場被打亂，為了爭搶新的市場，手機廠商幾乎從每個角度想方設法增加自己的優勢點，首當其衝的就是換掉不夠質感的塑膠中框。

於是，更有質感、成本更高的金屬中框就此登上舞臺。

金屬中框有些籠統，聚焦材質的話，大多數廠家選擇鋁合金作為中框，部分廠家為了區別化，也選擇不鏽鋼中框。

iPhone 4s 使用了不鏽鋼邊框

金屬邊框的到來，不止讓手機質感直接登上另一個檔次，還為日益強大的晶片提供了更好的散熱結構。

後來為了保護脆弱又延伸至中框的螢幕，以及被金屬隔斷的訊號，又採用金屬框架搭配塑膠隔斷或是在金屬中框上增加塑膠貼片的方式，隨後不久也被奈米注塑工藝所最佳化。

雖然這中間還出現過陶瓷這樣的材料，但在漫長的金屬中框時代，鋁合金和不鏽鋼兩種，佔據了絕對的主流。

vivo APEX 2019 上，還出現過名為 Super Unibody 的全玻璃機身

不過，鋁合金和不鏽鋼也有自己的短板，鋁合金更輕盈但不耐摔，傳統的不鏽鋼耐摔但太重了。

廠家急需尋找一種新方案，來平衡兩種已有材料的特性。

在《以質為名》影片中，華為的材料專家給出了新中框三個必須具備的要求：

輕薄、高可靠、高顏值

也就是說，這種新方案需要比不鏽鋼輕，也要比鋁合金可靠，還要長得夠好看。

有句話說過很多次，當某件事情遇上難題的時候，不妨跳出事情本身，也許在別的賽道，早已給出了答案。

在航空航天中，有種金屬備受青睞——鈦。

鈦在元素週期表中排行第 22 位，它的英文名 Titanium 來源於希臘神話中的泰坦神族，象徵著其極高的強度和耐腐蝕性以及穩定性。

鈦金屬晶體

不過，過剛易折，鈦金屬雖然堅硬有餘，但其屈服強度和抗拉強度相對較低，並且疲勞效能較差，加工也是個難題。

於是人類製造了一種合金，裡面除了鈦金屬，還會按照一定比例混合一些鋁金屬與釩金屬，能極大程度地解決強度和金屬疲勞問題，成為人類遨遊太空的堅實基礎。

SpaceX Falcon 9 Block 5 火箭的柵格舵由鈦合金製成，用於承受極高的再入溫度和氣動載荷

這種鈦合金的重量夾在了鋁合金和不鏽鋼的中間，而堅固程度就是三者當中的最佳，是天生適合手機邊框的好東西。

東西是好，但如何將它帶到手機上，也是個麻煩事兒，畢竟作為消費電子產品，中框需要同時兼顧多方面的考量——既要有硬度，又要利於散熱。

面對這樣的需求，華為在 Mate 70 Pro+ 的金屬中框上選擇了兩種合金聯合的方案——高強度、有質感的鈦合金作為外框，為日常使用保駕護航，高導熱性、質量輕的鋁合金作為內框，是手感與效能的堅實後盾。

不過，想要維持中框強度，還需要將兩種合金銜接在一起才行，而鈦合金與鋁合金之間，由於熱膨脹係數的不同，很容易產生內應力，同時兩者還有熔點差異，難以同時以合適的狀態結合在一起。

比起物理特性差異，更麻煩的是化學效能差異，鈦和鋁在高溫下容易形成金屬間化合物（比如 TiAI3、TiAI），這些化合物硬而脆，很容易對結合部位的機械效能造成影響。

怎麼克服物理與化學的特性差異，將鈦和鋁更好地結合起來呢？

鈦合金的熔點幾乎是鋁合金的 2.5 倍

2017 年，華為提交了一份名為《一種移動終端、結構件及其製造方法》的專利，從說明書來看，這份專利就是完全為了解決這個問題而研究的：

本申請實施例提供一種移動終端，所述移動終端包括結構件，所述結構件形成一個一體結構，便於後續的整體加工，有利於產品尺寸精度的提升。

專利說明書過於複雜，簡單來說，這是一種多步驟的工藝流程，主要透過疊軋和熱擴散以及攪拌摩擦技術，讓外框的鈦合金與內框以及延伸至中板的鋁合金結合，打造適合手機裝置使用的中框。

華為《以質之名》中展示的原料

在這份專業書之外，華為的材料專家還找到了一種名為「熱等靜壓」的加工方式，這種工藝常見於工業中，尤其是在航空航天領域與能源領域大放光彩，在消費電子中幾乎沒有使用過。

現在，他們要用這種方法對鈦合金與鋁合金進一步處理，讓其效能再度拔高。

將鈦合金與鋁合金的結合物放進超過 500 攝氏度、100 帕高壓的高溫高壓環境中，充入惰性氣體，讓鈦和鋁之間的原子發生擴散，使介面結合更緊密，消除內部孔隙、裂紋等缺陷，增強結合強度和緻密性。

在多重工藝下，華為 Mate 70 Pro+ 的鈦金屬中框結構已成型，外包圍使用了鈦合金，內部的分割部分用上了鋁合金，整體橫截面呈「工」字形，更加堅固耐摔。

拆解圖片來自 @微機分@WekiHome

輕薄、高可靠的問題已解決，現在，就差高顏值了。

科技大爆炸以後，人類將對未來的所有想象都寫進了科幻小說裡面。

無論是《太空漫遊 2001》中，無論以多小的尺度去測量，都恆定 1:4:9 的黑色石碑，還是《三體》中，三體世界發射的表面接近絕對光滑的水滴探測器，都不約而同地表達了一個標準：

更精準、更精密、更光滑，就是更先進。

於是，華為決定將其做成高亮鈦。

但此時，鈦合金堅固的特性就成了加工時的一個難點，這也是為什麼大多數使用了鈦合金的手機中框大多都採用是磨砂拉絲的質感，看起來和便宜的鋁合金沒太大區別。

同樣的，將堅硬的物體打磨拋光，在另一個行業早已給了答案——珠寶。

鈦金屬有許多形態，高純度鈦的維氏硬度約在 120 HV，高強度純鈦硬度約 200 HV，而用於航空航天的 Ti-6AI-4V 鈦合金硬度約為 340 HV。

哪怕是新增了鉬、鉻等元素，硬度更高，常用於工具和高耐磨部件的 β 型鈦合金硬度最高也只有 400-500 HV 左右。

作為對比，鑽石、剛玉等常用於珠寶的礦石的維氏硬度都超過四位數，鑽石更是達到了 10000 HV 左右。

連如此「強硬」的礦石也能被人類打磨成珠寶，其技藝完全足夠處理硬度稍低的鈦合金了。

在使用了十八道珠寶級別的打磨拋光工藝後，鈦金屬也變得服帖了。

值得一提的是，為了穩住「高亮鈦」的顏值，在打磨拋光的程式中，華為還給 Mate 70 Pro+ 邊框附加了一層 PVD 塗層，將材料從固體直接轉化為氣體，再沉積到基材表面，形成均勻、緻密、附著力強的塗層，提供更強的耐磨性。

這種塗層還可以根據加入不同的金屬呈現不同的顏色，適配各式各樣的機身。

至此，華為材料專家提出的「輕薄、高可靠、高顏值」三者皆齊，無論是火箭發動機衝擊，還是 28 米高空墜落，都能保持「強硬」，且外表亮眼的高亮鈦中框，來到了我們面前。

從臺前走向幕後的中框

耐磨提升五倍、耐摔提升一倍的高亮鈦玄武架構，可以說是一個階段性的成果，是當下技術、設計的大集合。

但正是作為基礎單位的 Mate 60，其實才是這個階段的起步人。

在去年的華為 Mate 60 系列上，最津津樂道的，無疑是背部的「驚鴻一撇」，但時間過去一年，設計有所改動，延續下來的，是這驚鴻一撇後面隱藏的玄武架構。

玄武架構之所以如此抗摔，很大程度上得益於從邊框延伸而出的中板。

如果說，傳統的邊框是一層存在外部的防彈衣，那一體化中板的出現，就是為內部也打造了一幅鋼筋鐵骨，為整臺手機的耐用耐摔效能提供了強有力的支撐。

這個架構除了我們熟悉的中框外，還包括第二代崑崙玻璃以及背部的錦纖材質。

今天，我們聊的是華為對中框的研究，但背後,是所有廠商對中框定位和工藝追求的縮影。

縱觀智慧手機發展歷程，我們可以從兩個角度來衡量中框。

從消費者的角度，我們要看質感、看耐用、看外觀。

而轉移到廠商的角度，要看成本、看材質、看設計。

兩個角度交融，可以得到三個基本的審視維度——重量、質感、價格。

廠商們一步步拿下各個維度，再將其兩兩結合起來。

回頭看，已經走過了十餘年的時間。

在這個過程中，中框從廠家炫技的方寸之地，逐漸向手機整體服務過渡，雖然名聲不再如之前那般顯赫，逐漸隱向幕後，但發揮的作用，卻更為重要。

可以預見的是，現在的中框還不是終點，剛剛提到的中框三個維度，還不能同時滿足。

未來，無論是華為，還是小米、OPPO 或是 vivo，以及蘋果、三星等廠商，必然還會繼續追求更復雜的技術、更先進的設計，以及更晦澀的名字。

但是，不管技術多麼複雜、名字多麼高深，所有的廠商都是為了一個樸素而直接的目的：

讓我們手中的每臺手機，都更耐用，也更好看。

文｜周奕旨