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家用汽车钛的应用和最新趋势

Jun 07, 2017

家用汽车钛的应用和近期趋势



由于钛的优良特性,越来越多的汽车使用场合,但由于价格上涨,阻碍了应用。 以下重点介绍了钛在家用车中的应用现状和近期趋势,并介绍了成为扩展应用的突破点的两个应用。

金属钛的特征在于其高强度,低密度和优异的耐腐蚀性。 它可用于汽车的动力传动和底盘部件。 这些应用主要针对钛是一种轻质合金,可以替代不锈钢,减轻车重,有望提高车身本身的性能。

减重使得汽车的设计非常有弹性,无论是跑车还是家用车。 到目前为止,跑车发动机制造商已经选择了钛作为原料,使汽车的阀门和连接轴的轻量化。 性能的改善表现在连接部件的距离,输出功率和变形的减小。

使用钛的优点在于,动力传递效果或重量减少,节省了燃料经济性,发动机的噪声和振动降低,并且部件的负载降低,因此可以提高车辆的耐久性。 钛可用作汽车零件中的阀门,连接轴,阀门,弹簧和支撑设备。

使用钛发动机外部:例如,使用钛底盘,可以减轻车辆重量,节省燃料。 最引人注目的是在部件中使用钛,例如悬架弹簧,排气装置,曲轴和其它紧固件类。 在运动车和汽车中大量使用钛材料的最大障碍仍然是价格问题。 将钛材料的成本与其他部件的加工成本进行比较,如表1所示。

钛和其他材料成本比较(单位:美元/磅)

钛铝钢

矿石0.300.100.02

金属锭2.000.681.10

主轴4.500.700.15

表15.00〜50.001.00〜5.000.30〜0.60

世界钛市场约4.5万吨/年,其中一半在美国。 世界汽车总产量约为6000万台/年,美国占1/4。 因此,如果世界上一半的汽车都是用钛制造的,则钛的消耗量会增加30%,这取决于在约1g左右的500g中使用的钛的量。这样,汽车中使用的钛的量是相当大的。

钛在家用车中的应用

美国最大的钛生产商Timet列出了使用钛作为组件的优势:

(1)采用钛材料解决了一些实际问题;

(2)与市场协调;

(3)钛材料应用相关技术;

(4)可利用的技术;

(5)使用钛材料具有新价值。

钛原来用于批量生产优质NSXV-6汽车,其次是1998年日本的TOYOTA双门敞篷车,使用钛阀门。 汽车进气阀采用粉末冶金工艺生产的Ti-6Al-4V / TiB合金,排气阀采用耐热Ti-Al-Zr-Sn-Nb-Mo-Si / TiB合金。 汽车的发动机为2000cc,使用1 27g进气阀和24g排气阀8,一辆共有408g钛材料的汽车。 当原料为钢时,重量为40.0g和44.6g,阀的总重量大于钛的2倍。 这种汽车的阀门弹簧也由钛制成,重量从43g减少到36g。 丰田公司的新车最初生产了4000台,其中半数由钛制成。

此外,其他日本公司使用的钛的例子是本田,S2000和R.一些欧洲的汽车正在批量生产,连接轴由钛制成。

家用汽车中使用钛2种。 排气阀如通用的雪佛兰Z06汽车应用,减轻总重量有利于提高性能。 钛2组消声器,重量11.7g,重量减少41%,有助于提高车的性能。 消声器的寿命是半永久的。

Timet和Arvin Meritor根据市场和现有技术开发了新的Timetal排气级钛合金(类似于Ti2级)。 该材料由两家公司按照合同进行了测试,其性能得到了确认。 在试验中,为了减轻钛的重量,改进了冲压,弯曲,冷轧,成型和焊接等制造技术。

与钢相比,钛具有低弹性模量和小密度。 适用于弹簧。 钛弹簧广泛应用于波音航空航天工业,但Timet认为这些部件在汽车中的使用昂贵。 因此,公司和航天零件制造商联合开发汽车钛弹簧,并得到德国大众公司的大力支持。 Timet和VW是使用标准钢弹簧制造设备生产钛弹簧的汽车零部件制造商。 大众选择的处理器的一部分MuhrundBender将弹簧公司的钢铁制造设备用于制造钛弹簧转型。 因此,与现有的β合金相比,低成本β-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al合金的使用价格降低了50%。 该材料的弹簧比例通过相同钢弹簧的重量减少1/3,并获得最佳的疲劳寿命。 携带这种钛弹簧的2001年LupoFSI轿车的总重量比标准FSI减少了81.6kg。 LupoFSI轿车是世界上最低的燃料车辆,运行速度为48mpg(MPG /加仑),可在欧洲市场上销售。 大众,2001年的这种型号,年生产能力3500台。