,預(yù)計(jì)2019年全世界汽車用鈦量將突破10000t。鈦合金零部件在汽車工業(yè)有以下主要應(yīng)用:
1 、發(fā)動(dòng)機(jī)連桿
鈦合金是連桿用材料的理想選擇。用鈦合金制造的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿能有效減輕發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量
,提高燃油利用率和減少排氣量
。相比于鋼制連桿,鈦制連桿可減輕15%~20%的質(zhì)量
。鈦合金連桿的應(yīng)用首先在意大利的新型法拉利轎車3.5LV8與Acura的NSX發(fā)動(dòng)機(jī)上得到了體現(xiàn)。鈦合金連桿所用的材料主要有Ti-6Al-4V
、Ti-10V-2Fe-3Al
、Ti-3Al-2.0V和Ti-4Al-4Mo-S n-0.5S i等
,其他鈦合金材料如Ti-4Al-2S i-4Mn和Ti-7M-4Mo等在連桿中的應(yīng)用也在研發(fā)中。
2 、發(fā)動(dòng)機(jī)氣門
用鈦合金制造的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門
,不但能減輕質(zhì)量
、延長(zhǎng)使用壽命
,而且可降低油耗和提高汽車的可靠性。鈦制氣門與鋼制氣門相比
,質(zhì)量可減少30%~40%
,發(fā)動(dòng)機(jī)極限轉(zhuǎn)速可提高20%。就目前的應(yīng)用而言
,進(jìn)氣門的材料以Ti-6A l-4V為主
,排氣門的材料以Ti-6242S為主
,通常Sn和Al一起被添加
,可以得到較低的脆性和較高的強(qiáng)度;Mo的添加可改善鈦合金的熱處理性能
,加強(qiáng)淬火及時(shí)效鈦合金的強(qiáng)度
,同時(shí)增加硬度
。

3、氣門彈簧座
高強(qiáng)度及耐疲勞性是汽門彈簧座必須具備的性能,β鈦合金為熱處理型合金
,能通過固溶時(shí)效處理來獲得很高的強(qiáng)度
,相應(yīng)的比較適合的材料有Ti·15V-3Cr-3Al-3Sn與Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si
。三菱汽車在其規(guī)?div id="4qifd00" class="flower right">
;a(chǎn)汽車上使用Ti-22V-4Al鈦合金汽門彈簧座,較原鋼制鎖扣減輕了42%的質(zhì)量,氣門機(jī)構(gòu)減少了6%的慣性質(zhì)量,發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速增加了300r/min。
4、鈦合金彈簧
鈦及其合金相對(duì)于鋼材料具有較低的彈性模量,σs/E值大
,適合制造彈性元件
。與鋼制汽車彈簧相比,在相同彈性功的前提下
,鈦制彈簧的高度僅為鋼彈簧的40%
,質(zhì)量?jī)H為鋼制彈簧的30%~40%,便于車體設(shè)計(jì)
。另外
,鈦合金優(yōu)異的疲勞性能和耐蝕性能可提高彈簧的使用壽命。目前
,可用來制造汽車用彈簧的鈦合金材料有Ti-4.5Fe6.8Mo-1.5Al和Ti-13V11C-3Al等。
5、渦輪增壓器
渦輪增壓器可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率并增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率及扭力
。渦輪增壓器的輪機(jī)轉(zhuǎn)子需要長(zhǎng)期工作在850℃以上的高溫廢氣中,因此要求有很好的耐熱性
。傳統(tǒng)的如鋁合金等輕金屬
,因熔點(diǎn)較低而無法使用
。雖然陶瓷材料因?yàn)橹亓枯p且耐高溫性佳而在輪機(jī)轉(zhuǎn)子上得到應(yīng)用
,但由于成本高及形狀上無法最佳化而使其應(yīng)用受限。為了解決這些問題
,Tetsui等人研發(fā)了TiAl輪機(jī)轉(zhuǎn)子
,經(jīng)過多次試驗(yàn)驗(yàn)證,其不但具有良好的耐久性及效能
,而且也能改善發(fā)動(dòng)機(jī)的加速性。此項(xiàng)設(shè)計(jì)已成功在Mitsubishi Lancer Evolution系列車型上得到了商業(yè)化應(yīng)用
。
6、排氣系統(tǒng)及消聲器
鈦在汽車的排氣系統(tǒng)中使用量較大。用鈦及其合金制造的排氣系統(tǒng)
,不僅可以提高可靠性、延長(zhǎng)壽命和改善外觀
,還可以減少質(zhì)量及提高燃料燃燒效率。鈦制排氣系統(tǒng)與鋼制排氣系統(tǒng)相比
,質(zhì)量可減少約40%
。在Go1f系列汽車中,鈦制排氣系統(tǒng)質(zhì)量可減少7~9kg
,目前排氣系統(tǒng)使用的鈦材主要為工業(yè)純鈦
。

鈦制消聲器質(zhì)量只有5~6kg
,比不銹鋼等消聲器輕
。2000款雪佛萊CorvetteZ06汽車上用一個(gè)11.8kg的鈦消聲器和尾氣管系統(tǒng)代替原來20kg的不銹鋼系統(tǒng)
,質(zhì)量減輕了41%。替代后的系統(tǒng)強(qiáng)度不變
,并使汽車速度更快
、操作更靈活及節(jié)約燃料
。消聲器使用的鈦材同樣主要是工業(yè)純鈦
。
7、車體框架部分
為了提高汽車的安全性和可靠性
,需要從設(shè)計(jì)和制造方面
,尤其是制造材料方面進(jìn)行考慮。鈦是一種用來制造車體框架很好的材料
,其不僅比強(qiáng)度較高,還具有良好的韌性
。在日本
,汽車生產(chǎn)廠商選擇純鈦金屬焊接管制作車身框架,這種框架能夠使得駕車者在駕駛時(shí)具有足夠的安全感
。
8、其他鈦合金部件
除了以上幾種部件,鈦還應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)搖臂
、懸掛彈簧
、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷、車用緊固件
、掛耳螺帽
、汽車門突入梁、汽車擋支架
、制動(dòng)器卡鉗活塞、銷軸栓
、壓力板
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