钛和钛合金汽车现状与展望

现在,这辆车有一百多年的历史,是我们生活中不可或缺的交通工具。 轻,高强度等钛属性能一直是汽车制造商的重点。


钛已经在汽车上使用了很多年了,汽车几乎都在过去一年里被使用。 然而,普通车的成本对使用钛材料的重要性是未来的主题。 汽车(包括摩托车,汽车折扣)是钛开发的新兴市场。



使用钛作为汽车部件材料的优点:高强度,小密度,弹性模量约为钢的一半,热膨胀系数低,约为不锈钢和铝的一半,非磁性,导热系数低,对环境无污染等。另外,在汽车行业用钛,可以大大降低汽车的重量,降低燃油消耗,提高汽车工作效率,降低噪音。 据数据显示,每次减少10%的车体重量可以减少废气排放10%和7%的燃油消耗量,轻便车将发挥“节能环保”的功效,杀死两只鸟有一块石头。 钛是实现减肥的最理想的金属。


1钛合金在汽车中的应用


钛合金汽车零部件主要有:TiAl生产的涡轮转子叶片,配有Ti-6Al-4V合金等连杆,阀门等。为了实现低成本,粉末冶金法用于添加Ti-6Al-4Sn-4Zr-1Nb-1Mo-0.2Si-0.3C合金基体中的TiB颗粒分散钛基体MMC,使用该材料制造发动机阀。


这是作为汽车发动机阀门的新钛基材料的应用的示例。 除连杆和发动机阀门外,原来的低成本β钛合金LCB TIMETAL制造悬挂弹簧也是初始的情况。 发动机阀门和排气阀低成本钛合金开发的最新进展。 特别是摩托车排气系统(消声器)对钛合金的需求增加,所以排气系统随着低成本合金的发展而更受欢迎...

1.1阀门

用钛合金生产的汽车阀门,不仅可以减轻重量,延长使用寿命,而且可靠性高,而且可以节省燃料。 排气阀除了要求耐热,耐磨,还有铅和钴。 美国制造商采用钛合金,排气阀比较常见,采用Ti-6Al-4V合金进气阀,排气阀采用Ti-6Al-2Sn-4Zn-2Mo合金。 日本日立公司制造的烧结入口阀已经提供给日本汽车工业市场。


美卓铸造公司在美国连铸生产阀门的方法,每个阀门都有1/4重量的钛,预计每年有潜力市场上有2亿新车,有8000万个阀门更换市场。


1.2阀座


在机动车辆和机动车辆中,应用最广泛的钛合金元件是阀座年产25万吨以上,一般采用Ti-6Al-4V合金生产,日本也采用Ti-5Al-2Cr-1Fe合金生产。 由于形状简单小巧,所以机械加型容易制作,成本也便宜。 不一定需要特殊的表面处理,钢阀座可以减少10〜12。

1.3 Ti连杆


用钛合金连杆减轻发动机的重量是最有效的,可以大大提高性能。 连杆材料主要是Ti-6Al-4V,其他如Ti-7Al-4Mo,Ti-4Al-2Sn-4Mn等也在开发中。


曲轴等发动机部件


日本试用Ti-5Al-2Cr-Fe合金曲轴,这种曲线由于需要进行防粘连处理,目前不实用。 其他发动机部件如摇臂,气门弹簧和下螺栓连杆也可由Ti-6Al-4V合金制成。

日本开发专门为易切割Ti-3Al-2.5V合金曲轴已被用于本田280马力3.0升V6NSX型豪华车,并具有相同的疲劳强度的钢曲轴,重量减少了30%,发动机转速增加了700R /。 这些应用研究结果表明,汽车上的钛已经被接受和扩大了数量。


1.5回气道


使用钛喷嘴/后气管组件由硫化氯和废气排放引起的腐蚀,排气系统发生点腐蚀,即使在焊接和无腐蚀,而传统的排气系统材料和不锈钢相比可以减少40%重量和提高燃料经济性的材料,加速快,制动距离更短。 由于钛的成本高,美国钛金属公司(Timet)开发了特殊的表面处理方法,使零部件的生产有助于满足汽车制造商的成本标准。 新款雪佛兰克尔维特Z06车已经应用于钛管。


1.6悬挂弹簧


与一般电机的钢弹簧相比, 钛弹簧重量轻,耐腐蚀,剪切模量低。 时刻表旨在满足汽车悬架弹簧制造商的成本和部件组装要求,保留了航空钛合金弹簧的优异性能 ,并大大降低了成本。 初期生产量非常小,用于欧洲大众汽车公司的新型FSI Lupo齿轮悬挂弹簧。 Timet和大众2001年1月宣布,在FSI Lupo 2001车辆使用钛悬挂弹簧,该车型预计将生产3500辆汽车。

由钛制成的弹簧可以减少钢的重量的70%至60%。 在一个典型的美国建造6到5辆家用车,通过使用4个悬挂弹簧,每辆车可以减肥9kg〜13.6kg。


1.7消声器的消声器只有5〜6kg,远远小于不锈钢消音器,操作简单。 日本汽车在钛需求领域(1999年实际需求457t)基本上都是消声器,主要是一辆大型汽车(900cc以上)使用。 日本本田,SUZUKI等四大厂商一直使用钛消音器。 钛主要用于大型汽车消声器和个别中型汽车。 是钛耐腐蚀性,强度和表面设计等的评估。


通用在2000年雪佛兰科维特206车已经使用了重型钛消声器和排气管系统,而不是原来的重量为20kg不锈钢系统和强度不变量。 减重41%,车辆加速,运行灵活,节省燃料。 1.8美国Timet公司的身体和其他部分,钛可以用于其他形式的家用车零部件,大大减轻了重量,提高了耐用性,包括发动机部件,驱动齿轮部件,悬架系统和结构。 如减震缓冲中心杆,凸耳ti螺母和螺栓 ,控制杆,紧固件,从动轴,保险杠支架,门伸入梁和制动钳活塞,发动机连杆,销轴螺栓,阀门,阀门弹簧轴承座等。

与钛合金Ti-6Al-4V制造的离合器片相比,压板和传动部件最近开始制造钛合金外壳,具有高度旋转成型,而钢壳可以大大减少飞轮损坏的影响,使缓冲区变得容易。 日本学者设计了滑动模式的新组合,下冲型形成了另一个车轮。 1.9紧固件可用于许多类型的紧固件,钛替换。 在将来,钛合金紧固件在光线运输中是可行和必要的。 2钛和钛合金的研究现状在美国是最大的,美国和日本是美国最大的2.1。 首先,美国非常重视钛在汽车上的应用,如Timet设立专门的汽车工厂来开发汽车零部件。 美国制造的赛车用钛进气阀,排气阀,阀门保持架和杆组件,年度特种车上的钛... 2.2日本早在20年前将钛用于赛车和跑车,但不是用于强调一般小巴的成本。 如日产R382采用钛合金阀门在日本赢得比赛。


目前,钛及其合金在汽车中的应用主要有发动机部件弹簧,汽车电杆,连杆,标准部件,车轮,动力阀等。 根据日本的经验,使用0.8〜0.9kg /的汽车动力阀相当于减肥20kg /台2.3的效果台湾:中国正在大力推行钛。


首先通过网站,报纸,杂志和推广等形式,将钛知识的应用传播到社会的每一个角落... 3辆钛钛低成本钛比铝和钢铁价格更高只有和熔炼和加工的很多原因费用(参见表3)。 熔融成本基本上是钛和氧分离能源成本,加工成本一般是指低温加工成本的技术,抛光成本最引人注目的是使用永久模具近净铸造和粉末冶金(P / M)方法。 成本应采用P / M法。 使用TOYOTA Altezza汽车的先例在阀门上打开汽车中的P / M钛零件。

目前,低成本金属粉末混合物可用于在压制和烧结后获得足够的Ti-6Al-4V汽车部件强度。 在这种情况下,不需要进行HIP(热静压压缩成型)等不必要的压缩过程,成本不会上升。 同时,开发出具有改善刚性和耐磨性的强化钛合金(TiB2或TiC)。 TiC合金场合,粉末成本为$ 4 / kg(1.80美元/ lb)。 钛基金属基复合材料(MMC)已被用于连杆,阀门,活塞等。添加12%TiC加强,最大重量为44%。 我国汽车4家钛市场预测和建议4.1车辆钛市场展望新一代汽车设计更加注重减轻重量,降低燃油消耗,减少发动机噪音和振动,满足环保要求。


在这种趋势下,轻金属钛将成为未来汽车的主要应用领域。 然而,汽车应用中的钛零件仍然很少。 随着钛的经济发展和成本的降低,越来越多的工程设计师将选择使用钛作为汽车的一部分。 钛最终将在汽车生产行业占据重要地位。 4.2中国汽车钛市场预测中国汽车钛的广阔市场。


一是中国经济本身还有一定的发展空间,人均可支配收入,城镇化程度将促使汽车工业保持平稳增长。 据预测,到2020年,中国汽车保有量可能达到约200万辆,汽车生产和销售在2013年达到2374万辆,估计2014年为2.188亿,达到2385万-2.49亿,进口1.14亿辆,出口103辆百万辆车,增长速度达8%-10%,零配件相关行业将可持续发展...对于我国的钛钛汽车:钛合金推广也需要很长时间,首先从高端市场进入,然后逐渐向低端车型和国外市场渗透。 大力开发低成本钛,这是促进钛的使用的关键。 国内汽车零部件的自主开发能力要提高。