Status och utsikter för titan och titanlegeringar för bilar

Det verkar nu som att bilar har varit ett oumbärligt transportmedel i våra liv i mer än 100 år. Titans egenskaper som lätt vikt och hög hållfasthet har länge varit i fokus för biltillverkarna.

Titan har använts i bilar i många år nu, och nästan alla bilar är förbrukade i år. Men det är betydelsen av kostnaden för en genomsnittlig bil för användningen av titan som kommer att bli föremål för framtiden. Bilar (inklusive motorcyklar och lågprisbilar) är en framväxande marknad för titan.

Fördelar med att använda titan som material för bildelar: hög hållfasthet, låg densitet, elasticitetsmodul ungefär hälften av stål, låg värmeutvidgningskoefficient, ungefär hälften av rostfritt stål och aluminium, icke-magnetisk, låg värmeledningsförmåga, och inte förorenar miljön. Dessutom kan användningen av titan i bilindustrin kraftigt minska bilens vikt, minska dess bränsleförbrukning, förbättra bilens effektivitet och minska buller. Enligt uppgifterna visar att varje 10% minskning av bilens vikt kan du minska 10% av avgasutsläppen och spara 7% av bränsleförbrukningen, så att lättvikt för bilar kommer att spela en "energibesparing, miljöskydd", den effekten av två flugor i en smäll. Titan är den mest idealiska metallen för att uppnå viktminskning.

1 titanlegering i bilapplikationer

Bildelar i titanlegering är huvudsakligen: gjorda av TiAl-turbinrotorblad, med Ti-6Al-4V-legering och andra vevstakar, ventiler och så vidare. För att uppnå låg kostnad, användning av pulvermetallurgi metod för att lägga till titanlegering. TiB-partiklar var dispergerade titanbaserade MMC i Ti-6Al-4Sn-4Zr-1Nb-1Mo-0.2Si{{10 }}.3C legeringsmatris, och materialet användes för att tillverka motorventiler.

Detta är ett exempel på användningen av materialet som ett nytt titanbaserat material för bilmotorventiler. Förutom vevstakar och motorventiler användes den ursprungliga lågkostnads-titaniumlegeringen LCB TIMETAL för att tillverka fjäderfjädrar för första gången. De senaste framstegen i utvecklingen av billiga titanlegeringar för motorventiler och avgasventiler. I synnerhet har efterfrågan på titanlegeringar för motorcykelavgassystem (ljuddämpare) ökat, så avgassystem har blivit mer populära med utvecklingen av lågkostnadslegeringar...

1.1 Ventiler

Tillverkningen av bilventiler från titanlegeringar minskar inte bara vikten, förlänger livslängden och är mycket pålitlig, utan sparar också bränsle. Avgasventiler måste innehålla bly och kobolt förutom värme- och slitstyrka. Amerikanska tillverkare använder titanlegeringar, avgasventiler är vanligare, inloppsventiler är gjorda av Ti-6Al-4V-legering, medan avgasventiler är gjorda av Ti-6Al-2 Sn-4Zn-2Mo-legering. Sintrade inloppsventiler tillverkade av Hitachi i Japan har levererats till den japanska fordonsindustrins marknad.

Howmet Foundry i USA använder kontinuerliga gjutningsmetoder för att tillverka ventiler, varje ventil har 1/4 vikt av titan, och det förväntas att 200 miljoner nya bilar släpps ut på den potentiella marknaden varje år, och det finns en ventilersättningsmarknad på 80 miljon.

1.2 Ventilsäten

Den mest använda titankomponenten i motorfordon och motordrivna fordon är ventilsätet, med en årlig produktion på mer än 250,000 enheter, som vanligtvis tillverkas i Ti-6Al-4 V-legering, och även i Japan i Ti-5Al-2Cr-1Fe-legering. På grund av den enkla formen och lilla storleken finns det mekaniska tillägg som är lätta att göra och relativt billiga. Behöver inte nödvändigtvis speciell ytbehandling, stålventilsäte kan reduceras med 10 till 12.

1.3 Vevstång i titan

Vevstång med hjälp av titanlegering för att minska vikten på motorn är den mest effektiva, kan avsevärt förbättra prestandan. Vevstångsmaterialet är huvudsakligen Ti-6Al-4V, annat som Ti-7Al-4Mo, Ti-4Al-2Sn -4Mn, etc. är också under utveckling.

1.4 Vevaxel och andra motordelar

Ti-5Al-2Cr-Fe-legerade vevaxlar testas i Japan, och denna kurva är ännu inte praktisk på grund av behovet av anti-stickbehandling. Andra motordelar som vipparmar, ventilfjädrar, undre bultvevstång kan också vara gjorda av Ti-6Al-4V-legering.

Japans specialutvecklade lättklippta Ti-3Al-2.5V legeringsvevaxel har använts i Honda 280 hk 3.0-liters limousine av V6NSX-typ, och har med stålvevaxeln samma utmattningsstyrka, viktminskning med 30%, motorvarvtalet ökade med 700R /. Tillämpningen av dessa forskningsresultat visar att titan har accepterats och utökats för användning i bilar.

1.5 Returluftskanal

Användningen av titanlegeringsmunstycke / returluftsrör är inte föremål för korrosion orsakad av svavelklorid och avgasutsläpp, avgassystemet inte gropar, även i svetsningen är inte frätande, jämfört med de traditionella avgassystemmaterialen och rostfritt stål kan reduceras med 40 % för att minska vikten på materialet och för att förbättra bränsleekonomin, accelerera snabbare, kortare bromssträcka. På grund av de höga kostnaderna för titan har Titanium Metals Corporation of America (Timet) utvecklat en speciell ytbehandling som möjliggör tillverkning av delar som hjälper till att uppfylla biltillverkarnas kostnadsstandarder. Titanslang har använts på den nya Chevrolet Corvette Z06 sedan.

1.6 Fjädrar

Jämfört med stålfjädrar som används i allmänna fordon erbjuder titanfjädrar fördelarna med låg vikt, korrosionsbeständighet och låg skjuvmodul. Timet utformades för att möta kostnads- och delmonteringskraven från tillverkare av fjädringsfjäder för bilar genom att behålla de utmärkta egenskaperna hos flyg- och rymdindustrin. titanlegeringsfjädrar till en avsevärt reducerad kostnad. De initiala produktionskvantiteterna var små för de nya FSI Lupo-växlade fjädrarna från Volkswagen Europe. Timet och Volkswagen tillkännagav i januari 2001 introduktionen av fjädringsfjädrar av titan i FSI Lupo 2001-fordonet, varav en produktionsserie på 3 500 förväntas.

Fjädrar gjorda av titan kan minska vikten av stål med 70 till 60 procent. I en typisk USA-tillverkad familjebil med sex till fem fordon kan viktbesparingar på 9 kg till 13,6 kg per fordon uppnås genom att använda fyra fjädrande fjädrar.

Ljuddämparen i titan 1,7 väger bara 5 till 6 kg, mycket mindre än en ljuddämpare i rostfritt stål, och är enkel att använda. Efterfrågan på titan inom det japanska bilområdet (den faktiska efterfrågan 1999 var 457 ton) är i princip för ljuddämpare, som huvudsakligen används i stora bilar (över 900cc). Japans fyra stora tillverkare, inklusive Honda och Suzuki, har antagit ljuddämpare av titanlegering. Titan används främst för stora billjuddämpare och enskilda medelstora bilar. Det är utvärderingen av titans korrosionsbeständighet, styrka och ytdesign, etc.