En els darrers anys, amb el ràpid desenvolupament de la indústria de l'automòbil, els problemes de consum de combustible, protecció del medi ambient i seguretat generats pels automòbils s'han tornat cada cop més preocupats. Mirant endavant a la direcció futura de la indústria de l'automòbil, el pes lleuger, el baix consum de combustible i menys emissions és el tema del desenvolupament. Segons les estadístiques de les autoritats internacionals, el 60% del consum d'energia de combustió de combustible d'automòbil en la seva pròpia qualitat, tot i que l'actual acer prim d'alta resistència, alumini, magnesi, compostos de matriu metàl·lica i materials de resina plàstica en la reducció del pes del cotxe ha jugat un paper important. paper, però l'aparició de materials de titani industrial fa que la fabricació d'automòbils tingui una millor opció.
El metall de titani té els avantatges de baixa densitat, alta resistència específica i bona resistència a la corrosió, l'ús de materials de titani als automòbils pot reduir considerablement la qualitat del cos, reduir el consum de combustible, millorar l'eficiència del motor, millorar el medi ambient i reduir el soroll. Però el preu car, la fabricació d'aliatge de titani a la indústria de l'automòbil només pot ser en els models de luxe i els cotxes esportius tenen algunes aplicacions, en el cotxe normal que s'utilitza poc. Per tant, la investigació i el desenvolupament d'aliatge de titani de baix cost per satisfer les necessitats del mercat és la clau per promoure la seva aplicació als cotxes familiars normals.
Aplicació de l'aliatge de titani a la indústria de l'automòbil
Tot i que l'aliatge de titani s'ha utilitzat àmpliament a la indústria aeroespacial, petroquímica i naval, però l'aplicació a la indústria de l'automòbil s'ha anat desenvolupant lentament. A partir de 1956, General Motors dels Estats Units va desenvolupar amb èxit el primer cotxe totalment de titani, peces d'automòbil de titani fins a la dècada de 1980 per assolir el nivell de producció en massa, la dècada de 1990 amb els cotxes de luxe, cotxes esportius, la demanda de cotxes de carreres augmenta any rere any, titani parts han estat un desenvolupament ràpid. 1990, la quantitat mundial de titani d'automoció de només 50 t el 1997 va arribar a les 500 t el 2002 per arribar a les 1100 t el 2009, la quantitat de titani a la indústria de l'automoció. El 1990, la quantitat de titani utilitzada a l'automòbil del món era només de 50 t, el 1997 va arribar a les 500 t, el 2002 va arribar a les 1100 t, el 2009 va arribar a les 3000 t i s'espera que la quantitat de titani utilitzada als automòbils del món superi 5000 t el 2015.
1. Biela del motor
L'aliatge de titani és l'opció ideal per al material de la biela. Les bielles del motor d'aliatge de titani poden reduir eficaçment la qualitat del motor, millorar l'ús del combustible i reduir l'escapament. En comparació amb les bielles d'acer, les bielles de titani poden reduir la massa entre un 15% i un 20%. L'aplicació de bielles de titani es va realitzar per primera vegada als nous motors Ferrari 3.5LV8 i Acura NSX a Itàlia. Els materials utilitzats a les bielles d'aliatge de titani són principalment Ti-6Al-4V, Ti{-10V{-2Fe-3Al, Ti{-3 Al-2.0V i Ti{-4Al{-4Mo-Sn{-0.5Si, etc. Altres materials d'aliatge de titani, com ara Ti{-4Al{{ 19}}Si-4Mn i Ti{-7M{-4Mo també s'estan desenvolupant per utilitzar-los en bielles.
2.Vàlvula del motor
Les vàlvules de motor d'automòbil fetes d'aliatge de titani no només poden reduir la qualitat i allargar la vida útil, sinó que també poden reduir el consum de combustible i millorar la fiabilitat del cotxe. Vàlvules de titani en comparació amb vàlvules d'acer, la qualitat es pot reduir entre un 30% i un 40%, la velocitat límit del motor es pot augmentar un 20%. Pel que fa a les aplicacions actuals, el material de les vàlvules d'admissió és principalment Ti-6Al{-4V, i el material de les vàlvules d'escapament és principalment Ti{-6242S. En general, Sn i Al s'afegeixen junts per obtenir menor fragilitat i major resistència; L'addició de Mo pot millorar les propietats de tractament tèrmic dels aliatges de titani, reforçar la resistència dels aliatges de titani envellits i envellits i, al mateix temps, augmentar la duresa. Altres aliatges de titani amb potencial de desenvolupament són:
(1) La vàlvula d'admissió es pot utilitzar Ti-62S, les seves característiques són equivalents a Ti{-6Al{-4V i més barates.
(2) La porta d'escapament es pot utilitzar Ti-6Al-2Sn-4.0Zr{-0.4-Mo-0 .45Si, a causa del menor contingut de Mo, de manera que la seva resistència a la resistència latent que Ti-6242S superior, temperatura resistent a l'oxidació de fins a 600 graus.
(3) Es pot utilitzar la vàlvula d'escapament -TiAl, que té una resistència a alta temperatura i un pes lleuger, però el processament no és adequat per al mètode de forja tradicional, només apte per a la fosa i el processament de la metal·lúrgia en pols.
3. Seient de la molla de la vàlvula
L'alta resistència i la resistència a la fatiga és que el seient de la molla de la vàlvula ha de tenir el rendiment de l'aliatge de titani per a un aliatge de tipus de tractament tèrmic, pot ser un tractament d'envelliment de solució sòlida per obtenir una alta resistència, els materials més adequats corresponents són Ti - 15V {{1 }}Cr - 3Al - 3Sn i Ti - 15Mo - 3Al - 2.7Nb - 0.2Si. Mitsubishi Motors en la producció d'automòbils a gran escala per utilitzar el seient de molla de la vàlvula d'aliatge de titani TI-22V - 4Al, la vàlvula d'aliatge de titani TI{-22V {- 4Al El seient de molla és adequat per a la producció d'automòbils. Seient de molla de vàlvula d'aliatge de titani 4Al, en comparació amb el pestell d'acer original per reduir la massa del 42%, el tren de vàlvules redueix la inèrcia de la massa del 6%, la velocitat màxima del motor augmentada en 300r/min.
4. Molles d'aliatge de titani
El titani i els seus aliatges tenen un mòdul d'elasticitat baix en relació amb els materials d'acer, el valor σs / E és gran, adequat per a la fabricació de components elàstics. En comparació amb les molles d'automòbil d'acer, sota la premissa del mateix treball elàstic, l'alçada de les molles de titani és només del 40% de les molles d'acer, i la qualitat és només del 30% al 40% de les molles d'acer, la qual cosa és convenient per al disseny del carrosseria del cotxe. A més, l'aliatge de titani excel·lent rendiment a la fatiga i la resistència a la corrosió poden millorar la vida útil de la molla. Actualment, els materials d'aliatge de titani disponibles per a la fabricació de molles d'automòbil són Ti-4.5Fe6.8Mo-1.5Al i Ti{-13V11C-3Al, etc.
5.Turbocompressor
El turbocompressor pot millorar l'eficiència de combustió del motor i millorar la potència i el parell del motor. El rotor de la turbina del turbocompressor ha de funcionar durant molt de temps als gasos d'escapament d'alta temperatura per sobre dels 850 graus, de manera que requereix una bona resistència a la calor. Els metalls lleugers convencionals com els aliatges d'alumini no es poden utilitzar a causa dels seus baixos punts de fusió. Tot i que els materials ceràmics s'han utilitzat en rotors de turbines a causa del seu pes lleuger i resistència a les altes temperatures, el seu ús ha estat limitat per l'alt cost i la incapacitat d'optimitzar la seva forma. Per tal de resoldre aquests problemes, Tetsui et al. va desenvolupar un rotor de turbina TiAl, que s'ha provat i demostrat que no només té una bona durabilitat i eficiència, sinó que també millora l'acceleració del motor. Aquest disseny s'ha comercialitzat amb èxit a la sèrie Mitsubishi Lancer Evolution.
6.Sistema d'escapament i silenciador
El titani s'utilitza en grans quantitats en els sistemes d'escapament dels automòbils. Els sistemes d'escapament fets de titani i els seus aliatges no només milloren la fiabilitat, la longevitat i l'aspecte, sinó que també redueixen la massa i milloren l'eficiència de la combustió del combustible. La massa d'un sistema d'escapament de titani es pot reduir al voltant d'un 40% en comparació amb un sistema d'escapament d'acer. A la sèrie Golf, la massa del sistema d'escapament de titani es pot reduir entre 7 i 9 kg, i el material de titani utilitzat al sistema d'escapament és principalment titani pur.
La massa del silenciador de titani és de només 5-6kg, més lleuger que el silenciador d'acer inoxidable, etc. Cotxe Chevrolet CorvetteZ06 del 2000 amb un silenciador de titani i un sistema de tub d'escapament en lloc del sistema original d'acer inoxidable de 20 kg, la qualitat de reducció del 41%. El sistema de substitució té la mateixa força i fa que el cotxe sigui més ràpid, més maniobrable i més eficient en combustible. El titani utilitzat per al silenciador també és principalment titani pur.
7. Secció del marc del cos
Per tal de millorar la seguretat i la fiabilitat dels automòbils, cal tenir en compte els aspectes de disseny i fabricació, especialment els materials utilitzats en la fabricació. El titani és un material excel·lent per a la carcassa, no només per la seva alta resistència específica sinó també per la seva duresa. Al Japó, els fabricants d'automòbils trien tubs soldats de titani pur per fer bastidors de carrosseria, cosa que pot fer que els automobilistes se sentin prou segurs quan condueixen.
8. Altres components de titani
A més dels components anteriors, el titani també s'utilitza en braços de balancí del motor, molles de suspensió, passadors del pistó del motor, fixacions d'automòbils, femelles, bigues que sobresurten les portes d'automòbils, suports d'engranatges d'automòbils, pistons de pinces de fre, passadors, plaques de pressió, botons d'engranatges. i la placa d'embragatge d'automòbils i altres peces d'automòbil.
