De siste årene, med den raske utviklingen av bilindustrien, har problemene med drivstofforbruk, miljøvern og sikkerhet som genereres av biler blitt stadig mer bekymret. Ser frem til den fremtidige retningen for bilindustrien, lettvekt, lavt drivstofforbruk og mindre utslipp er temaet for utviklingen. I følge internasjonale myndighetsstatistikker har 60% av energiforbruket til bildrivstoff forbrenning i sin egen kvalitet, selv om dagens høyfaste tynne stål, aluminium, magnesium, metallmatrisekompositter og plastharpiksmaterialer har spilt en reduksjon av bilens vekt. rolle, men fremveksten av industrielle titanmaterialer gjør at bilproduksjonen har et bedre valg.
Titanmetall har fordelene med lav tetthet, høy spesifikk styrke og god korrosjonsbestandighet, bruk av titanmaterialer i biler kan i stor grad redusere kvaliteten på kroppen, redusere drivstofforbruket, forbedre motorens effektivitet, forbedre miljøet og redusere støy. Men den dyre prisen, gjør titanlegering i bilindustrien kan bare være i luksusmodeller og sportsbiler har noen applikasjoner, i den vanlige bilen sjelden brukt. Derfor er forskning og utvikling av rimelige titanlegeringer for å møte markedets behov nøkkelen til å fremme bruken i vanlige familiebiler.
Anvendelse av titanlegering i bilindustrien
Selv om titanlegering har blitt mye brukt i romfart, petrokjemisk industri og marineindustrien, har applikasjonen i bilindustrien utviklet seg sakte. Fra 1956 utviklet USA General Motors med suksess den første titanbilen, titan bildeler frem til 1980-tallet for å nå nivået av masseproduksjon, 1990-tallet med luksusbiler, sportsbiler, racerbiler øker etterspørselen år for år, titan. deler har vært rask utvikling. 1990 verdens bilindustrien titan mengde på bare 50t i 1997 nådde 500t i 2002 for å nå 1100t i 2009, mengden av titan i bilindustrien. I 1990 var mengden titan brukt i verdens biler bare 50 tonn, i 1997 nådde den 500 tonn, i 2002 nådde den 1100 tonn, i 2009 nådde den 3000 tonn, og det forventes at mengden titan som brukes i verdens biler vil overstige 5000 ton i 2015.
1. Motorens koblingsstang
Titanlegering er det ideelle valget for koblingsstangmateriale. Motorens koblingsstenger laget av titanlegering kan effektivt redusere kvaliteten på motoren, forbedre drivstoffutnyttelsen og redusere eksos. Sammenlignet med koblingsstenger av stål kan koblingsstenger av titan redusere massen med 15 % til 20 %. Anvendelsen av koblingsstenger i titan ble først realisert i de nye Ferrari 3.5LV8- og Acura NSX-motorene i Italia. Materialene som brukes i koblingsstenger av titanlegering er hovedsakelig Ti-6Al-4V, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-3 Al-2.0V og Ti-4Al-4Mo-Sn-0.5Si osv. Andre titanlegeringsmaterialer, for eksempel Ti-4Al{{ 19}}Si-4Mn og Ti-7M-4Mo, utvikles også for bruk i forbindelsesstenger.
2. Motorventil
Bilmotorventiler laget av titanlegering kan ikke bare redusere kvaliteten og forlenge levetiden, men også redusere drivstofforbruket og forbedre påliteligheten til bilen. Titanventiler sammenlignet med stålventiler, kvaliteten kan reduseres med 30% til 40%, motorens grensehastighet kan økes med 20%. Når det gjelder gjeldende bruksområder, er materialet til inntaksventiler hovedsakelig Ti-6Al-4V, og materialet til eksosventiler er hovedsakelig Ti-6242S. Vanligvis legges Sn og Al sammen for å få lavere sprøhet og høyere styrke; tilsetning av Mo kan forbedre varmebehandlingsegenskapene til titanlegeringer, styrke styrken til bråkjølte og aldrende titanlegeringer, og samtidig øke hardheten. Andre titanlegeringer med utviklingspotensial er:
(1) inntaksventil kan brukes Ti-62S, dens egenskaper tilsvarer Ti-6Al-4V, og billigere.
(2) eksosdør kan brukes Ti-6Al-2Sn-4.0Zr-0.4-Mo-0 .45Si, på grunn av det lavere Mo-innholdet, så motstanden mot latent motstand enn Ti-6242S overlegen, oksidasjonsbestandig temperatur opp til 600 grader.
(3) eksosventil kan brukes -TiAl, som har høy temperaturmotstand og lav vekt, men behandlingen er ikke egnet for den tradisjonelle smiingsmetoden, bare egnet for støping og pulvermetallurgibehandling.
3. Ventilfjærsete
Høy styrke og tretthetsmotstand er ventilfjærsetet må ha ytelsen til titanlegering for varmebehandlingstype legering, kan være solid løsning aldringsbehandling for å oppnå høy styrke, de tilsvarende mer passende materialene er Ti - 15V {{1 }}Cr - 3Al - 3Sn og Ti - 15Mo - 3Al - 2.7Nb - 0.2Si. Mitsubishi Motors i produksjon av biler i stor skala for å bruke TI-22V - 4Al titanlegeringsventilfjærsetet, TI-22V - 4Al titanlegeringsventilen fjærsete er egnet for produksjon av biler. 4Al titanium legering ventil fjærsete, sammenlignet med den originale stållåsen for å redusere massen på 42%, reduserer ventiltoget tregheten til massen på 6%, motorens maksimale hastighet økte med 300r/min.
4. Titanium legering fjærer
Titan og dets legeringer har en lav elastisitetsmodul i forhold til stålmaterialer, σs / E-verdien er stor, egnet for fremstilling av elastiske komponenter. Sammenlignet med stålfjærer til biler, under forutsetning av det samme elastiske arbeidet, er høyden på titanfjærer bare 40% av stålfjærer, og kvaliteten er bare 30% til 40% av stålfjærer, noe som er praktisk for utformingen av karosseri. I tillegg kan titanlegering utmerket tretthetsytelse og korrosjonsbestandighet forbedre fjærens levetid. For tiden er titanlegeringsmaterialene som er tilgjengelige for produksjon av bilfjærer Ti-4.5Fe6.8Mo-1.5Al og Ti-13V11C-3Al og så videre.
5.Turbolader
Turbolader kan forbedre forbrenningseffektiviteten til motoren og øke kraften og dreiemomentet til motoren. Turbinrotoren til turboladeren må fungere lenge i høytemperatureksosgassen over 850 grader, så den krever god varmemotstand. Konvensjonelle lettmetaller som aluminiumslegeringer kan ikke brukes på grunn av deres lave smeltepunkter. Selv om keramiske materialer har blitt brukt i turbinrotorer på grunn av deres lette vekt og høye temperaturmotstand, har bruken vært begrenset av høye kostnader og manglende evne til å optimalisere formen. For å løse disse problemene har Tetsui et al. utviklet en TiAl-turbinrotor, som har blitt testet og bevist å ha ikke bare god holdbarhet og effektivitet, men også forbedret motorakselerasjon. Denne designen har blitt kommersialisert med suksess i Mitsubishi Lancer Evolution-serien.
6.Eksosanlegg og lyddemper
Titan brukes i store mengder i eksosanleggene til biler. Eksossystemer laget av titan og dets legeringer forbedrer ikke bare påliteligheten, levetiden og utseendet, men reduserer også massen og forbedrer drivstoffforbrenningseffektiviteten. Massen til et eksosanlegg i titan kan reduseres med ca. 40 % sammenlignet med et eksosanlegg i stål. I Golf-serien kan massen til titaneksosanlegget reduseres med 7 til 9 kg, og titanmaterialet som brukes i eksosanlegget er hovedsakelig rent titan.
Eksospottemasse i titan er bare 5-6kg, lettere enn en lyddemper i rustfritt stål, osv. 2000 Chevrolet CorvetteZ06-bil med en 11,8 kg titan-lyddemper og rørsystem i stedet for det originale 20 kg-systemet i rustfritt stål, kvaliteten på 41 % reduksjon. Erstatningssystemet har samme styrke og gjør bilen raskere, mer manøvrerbar og mer drivstoffeffektiv. Titanet som brukes til lyddemperen er også hovedsakelig rent titan.
7. Karosserirammeseksjon
For å forbedre sikkerheten og påliteligheten til biler, må det tas hensyn til design og produksjonsaspekter, spesielt materialene som brukes i produksjonen. Titan er et utmerket materiale for kroppsrammer, ikke bare for sin høye spesifikke styrke, men også for sin seighet. I Japan velger bilprodusenter rene titansveisede rør for å lage karosserirammer, noe som kan få bilistene til å føle seg trygge nok når de kjører.
8. Andre titankomponenter
I tillegg til de ovennevnte komponentene, brukes titan også i motorvippearmer, opphengsfjærer, motorstempelpinner, bilfestemidler, hjulmuttere, bildørutstikkende bjelker, bilgirbraketter, bremsekaliperstempler, pinnstifter, trykkplater, girknapper og clutchplate for biler og andre bildeler.
