În ultimii ani, odată cu dezvoltarea rapidă a industriei auto, problemele consumului de combustibil, protecția mediului și siguranța generate de automobile au devenit din ce în ce mai preocupate. Așteptând cu nerăbdare direcția viitoare a industriei auto, greutatea ușoară, consumul redus de combustibil și emisiile mai puține este tema dezvoltării. Potrivit statisticilor autorităților internaționale, 60% din consumul de energie pentru arderea combustibilului auto în calitate proprie, deși actualul oțel subțire de înaltă rezistență, aluminiu, magneziu, compozite cu matrice metalică și materiale din rășini plastice în reducerea greutății mașinii au jucat un rol important. rol, dar apariția materialelor industriale de titan face ca producția de automobile să aibă o alegere mai bună.
Metalul de titan are avantajele densității scăzute, rezistenței specifice ridicate și rezistenței bune la coroziune, utilizarea materialelor de titan în automobile poate reduce foarte mult calitatea caroseriei, reduce consumul de combustibil, îmbunătăți eficiența motorului, îmbunătățește mediul înconjurător și reduce zgomotul. Dar prețul scump, care face aliaj de titan în industria de automobile poate fi doar în modelele de lux și mașinile sport au unele aplicații, în mașina obișnuită rar utilizate. Prin urmare, cercetarea și dezvoltarea aliajului de titan la preț redus pentru a satisface nevoile pieței este cheia pentru promovarea aplicării acestuia în mașinile obișnuite de familie.
Aplicarea aliajului de titan în industria auto
Deși aliajul de titan a fost utilizat pe scară largă în industria aerospațială, petrochimică și navală, dar aplicația în industria auto s-a dezvoltat lent. Din 1956, General Motors din Statele Unite a dezvoltat cu succes prima mașină din titan, piese auto din titan până în anii 1980 pentru a atinge nivelul producției de masă, anii 1990 cu mașini de lux, mașini sport, cererea de mașini de curse crește an de an, titan piese au fost o dezvoltare rapidă. 1990 cantitatea de titan auto din lume de numai 50t în 1997 a ajuns la 500t în 2002 pentru a ajunge la 1100t în 2009, cantitatea de titan în industria auto. În 1990, cantitatea de titan folosită în automobilele lumii a fost de numai 50 de tone, în 1997 a ajuns la 500 de tone, în 2002 a ajuns la 1100 de tone, în 2009 a ajuns la 3000 de tone și este de așteptat ca cantitatea de titan utilizată în automobilele lumii să depășească 5000 t în 2015.
1. Biela motor
Aliajul de titan este alegerea ideală pentru materialul bielei. Bielele motorului din aliaj de titan pot reduce eficient calitatea motorului, pot îmbunătăți utilizarea combustibilului și pot reduce evacuarea. Comparativ cu bielele din oțel, bielele din titan pot reduce masa cu 15% până la 20%. Aplicarea bielelor din titan a fost realizată pentru prima dată în noile motoare Ferrari 3.5LV8 și Acura NSX din Italia. Materialele utilizate în bielele din aliaj de titan sunt în principal Ti-6Al-4V, Ti{-10V{-2Fe-3Al, Ti{-3 Al-2.0V și Ti{-4Al{-4Mo-Sn{-0.5Si etc. Alte materiale din aliaj de titan, cum ar fi Ti{-4Al{{ 19}}Si-4Mn și Ti{-7M{-4Mo sunt, de asemenea, dezvoltate pentru a fi utilizate în biele.
2. Supapa motorului
Supapele motorului auto realizate din aliaj de titan pot nu numai să reducă calitatea și să prelungească durata de viață, ci și să reducă consumul de combustibil și să îmbunătățească fiabilitatea mașinii. Supape de titan în comparație cu supapele din oțel, calitatea poate fi redusă cu 30% până la 40%, viteza limită a motorului poate fi crescută cu 20%. În ceea ce privește aplicațiile actuale, materialul supapelor de admisie este în principal Ti-6Al{-4V, iar materialul supapelor de evacuare este în principal Ti{-6242S. De obicei, Sn și Al sunt adăugate împreună pentru a obține o fragilitate mai mică și o rezistență mai mare; adăugarea de Mo poate îmbunătăți proprietățile de tratament termic ale aliajelor de titan, poate întări rezistența aliajelor de titan stinse și îmbătrânite și, în același timp, crește duritatea. Alte aliaje de titan cu potențial de dezvoltare sunt:
(1) supapa de admisie poate fi utilizată Ti-62S, caracteristicile sale sunt echivalente cu Ti-6Al{-4V și mai ieftine.
(2) ușa de evacuare poate fi folosită Ti-6Al-2Sn-4.0Zr{-0.4-Mo-0 .45Si, din cauza conținutului mai scăzut de Mo, astfel încât rezistența sa la rezistența latentă decât Ti-6242S superioară, temperatură rezistentă la oxidare până la 600 de grade .
(3) supapa de evacuare poate fi utilizată -TiAl, care are rezistență la temperaturi ridicate și greutate redusă, dar prelucrarea nu este potrivită pentru metoda tradițională de forjare, potrivită doar pentru turnare și prelucrare a metalurgiei pulberilor.
3. Scaun arc supape
Rezistența ridicată și rezistența la oboseală este scaunul arcului supapei trebuie să aibă performanța aliajului de titan pentru aliaj de tip tratament termic, poate fi un tratament de îmbătrânire cu soluție solidă pentru a obține o rezistență ridicată, materialele corespunzătoare mai potrivite sunt Ti - 15 V {{1 }}Cr - 3Al - 3Sn și Ti - 15Mo - 3Al {- 2.7Nb - 0.2Si. Mitsubishi Motors în producția de automobile pe scară largă să folosească scaunul arcului supapei TI-22V - 4Al din aliaj de titan, supapa din aliaj de titan TI{-22V - 4Al Scaunul cu arc este potrivit pentru producția de automobile. Scaun arc supapă din aliaj de titan 4Al, în comparație cu zăvorul original din oțel pentru a reduce masa cu 42%, trenul de supape reduce inerția masei cu 6%, viteza maximă a motorului a crescut cu 300r/min.
4. Arcuri din aliaj de titan
Titanul și aliajele sale au un modul de elasticitate scăzut față de materialele din oțel, valoarea σs / E este mare, potrivită pentru fabricarea componentelor elastice. În comparație cu arcurile din oțel pentru automobile, sub premisa aceleiași lucrări elastice, înălțimea arcurilor de titan este de numai 40% din arcuri din oțel, iar calitatea este de numai 30% până la 40% a arcurilor din oțel, ceea ce este convenabil pentru proiectarea caroserie. În plus, aliajul de titan performanța excelentă la oboseală și rezistența la coroziune pot îmbunătăți durata de viață a arcului. În prezent, materialele din aliaj de titan disponibile pentru fabricarea arcurilor auto sunt Ti-4.5Fe6.8Mo-1.5Al și Ti{-13V11C-3Al și așa mai departe.
5.Turbocompresor
Turbocompresorul poate îmbunătăți eficiența de ardere a motorului și poate îmbunătăți puterea și cuplul motorului. Rotorul turbinei turbocompresorului trebuie să funcționeze mult timp în gazele de eșapament de înaltă temperatură peste 850 de grade, deci necesită o rezistență bună la căldură. Metalele ușoare convenționale, cum ar fi aliajele de aluminiu, nu pot fi utilizate din cauza punctelor lor de topire scăzute. Deși materialele ceramice au fost utilizate în rotoarele de turbine datorită greutății lor ușoare și rezistenței la temperaturi ridicate, utilizarea lor a fost limitată de costul ridicat și de incapacitatea de a-și optimiza forma. Pentru a rezolva aceste probleme, Tetsui et al. a dezvoltat un rotor de turbină TiAl, care a fost testat și dovedit că are nu numai durabilitate și eficiență bună, ci și accelerație îmbunătățită a motorului. Acest design a fost comercializat cu succes în seria Mitsubishi Lancer Evolution.
6.Sistem de evacuare și toba de eșapament
Titanul este folosit în cantități mari în sistemele de evacuare ale automobilelor. Sistemele de evacuare realizate din titan și aliajele sale nu numai că îmbunătățesc fiabilitatea, longevitatea și aspectul, dar reduc și masa și îmbunătățesc eficiența arderii combustibilului. Masa unui sistem de evacuare din titan poate fi redusă cu aproximativ 40% în comparație cu un sistem de evacuare din oțel. În seria Golf, masa sistemului de evacuare din titan poate fi redusă cu 7 până la 9 kg, iar materialul de titan folosit în sistemul de evacuare este în principal titan pur.
Masa tobei de eșapament din titan este de numai 5-6kg, mai ușoară decât toba de eșapament din oțel inoxidabil, etc. Mașină Chevrolet CorvetteZ06 din 2000 cu o tobă de eșapament din titan de 11,8 kg și un sistem de țeavă de eșapament în loc de sistemul original din oțel inoxidabil de 20 kg, calitatea de 41% reducere. Sistemul de înlocuire are aceeași rezistență și face mașina mai rapidă, mai manevrabilă și mai eficientă din punct de vedere al consumului de combustibil. Titanul folosit pentru toba de eșapament este, de asemenea, în principal titan pur.
7. Secțiunea cadrului caroseriei
Pentru a îmbunătăți siguranța și fiabilitatea automobilelor, trebuie luate în considerare aspectele de proiectare și fabricație, în special materialele utilizate în producție. Titanul este un material excelent pentru cadrele caroseriei, nu numai pentru rezistența sa specifică ridicată, ci și pentru duritatea sa. În Japonia, producătorii de automobile aleg tuburi sudate din titan pur pentru a realiza cadrele caroseriei, ceea ce îi poate face pe șoferi să se simtă suficient de în siguranță atunci când conduc.
8. Alte componente din titan
Pe lângă componentele de mai sus, titanul este folosit și la culbutorii motorului, arcuri de suspensie, știfturi de piston ale motorului, elemente de fixare auto, piulițe, grinzi proeminente ale ușilor auto, suporturi de viteze pentru autovehicule, pistoane etrier de frână, știfturi, plăci de presiune, butoane de viteză. și placa de ambreiaj auto și alte piese auto.
