60% der Verbrennungsenergie des Autokraftstoffs wird durch seine eigene Masse verbraucht. Wir freuen uns auf die zukünftige Entwicklungsrichtung der Automobilindustrie, leicht, Niedriger Kraftstoffverbrauch und niedrige Emissionen sind die Themen der Entwicklung. Das Aufkommen industrieller Titanmaterialien macht den Automobilbau zu einer besseren Wahl.
Titanmetall hat den Vorteil einer geringen Dichte, hohe spezifische Festigkeit und gute Korrosionsbeständigkeit. Durch den Einsatz von Titanwerkstoffen in Automobilen kann die Karosseriemasse deutlich reduziert werden, den Kraftstoffverbrauch reduzieren, Verbesserung der Motoreffizienz, die Umwelt verbessern und Lärm reduzieren. Jedoch, Aufgrund des hohen Preises finden Titanlegierungen nur wenige Anwendungen in Luxusmodellen und Sportwagen der Automobilindustrie, und selten in gewöhnlichen Autos verwendet. daher, Die Forschung und Entwicklung kostengünstiger Titanlegierungen, die den Marktanforderungen entsprechen, ist der Schlüssel zur Förderung ihrer Anwendung in gewöhnlichen Haushaltsautos
Aktueller Anwendungsstand von Titanlegierungen in der Automobilindustrie
Obwohl Titanlegierungen in der Luft- und Raumfahrt weit verbreitet sind, Petrochemie- und Schiffbauindustrie, Ihre Anwendung in der Automobilindustrie hat sich langsam entwickelt. Ausgehend von der erfolgreichen Entwicklung des ersten Volltitanautos durch General Motors in den Vereinigten Staaten im Jahr 1956, Titan-Autoteile erreichten erst in den 1980er Jahren das Niveau der Massenproduktion. In den 1990er Jahren, ebenso wie die Nachfrage nach Luxusautos, Sportwagen, und Rennwagen nahm von Jahr zu Jahr zu, Titan-Autoteile Die hergestellten Teile haben sich rasant weiterentwickelt. In 1990, Die Menge an Titan, die weltweit in Automobilen verwendet wurde, betrug nur 50 Tonnen. Es erreichte 500 Tonnen 1997, 1,100t rein 2002, und 3.000 Tonnen 2009. Es wird erwartet, dass die Menge an Titan, die weltweit in Automobilen verwendet wird, 5.000 Tonnen übersteigen wird 2015. Derzeit, Die folgenden Arten von Titanlegierungsteilen werden üblicherweise verwendet.
1. Motorpleuel
Titanlegierung ist ein ideales Material für Pleuel. Motorpleuel aus Titanlegierung können die Motormasse effektiv reduzieren, Verbessern Sie die Kraftstoffeffizienz und reduzieren Sie das Abgasvolumen. Im Vergleich zu Stahlpleueln, Titanpleuel können die Masse reduzieren 15% Zu 20%. Der Einsatz von Pleueln aus Titanlegierungen kam erstmals in Italiens neuer Ferrari-Limousine 3.5LV8 und im NSX-Motor von Acura zum Einsatz. Die Hauptmaterialien für Pleuel aus Titanlegierungen sind Ti-6Al-4V, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-3Al-2,0V und Ti-4Al-4Mo-Sn-0.5Und. Andere Titanlegierungsmaterialien wie Ti-4Al. Die Anwendung von -2Si-4Mn und Ti-7M-4Mo in Pleueln ist ebenfalls in der Entwicklung.
2.Motorventil
Ventile für Automobilmotoren aus einer Titanlegierung können nicht nur die Masse reduzieren und die Lebensdauer verlängern, sondern reduzieren auch den Kraftstoffverbrauch und verbessern die Zuverlässigkeit des Fahrzeugs. Im Vergleich zu Stahlventilen, Titanventile können die Masse reduzieren 30% Zu 40%, und die Grenzdrehzahl des Motors kann um erhöht werden 20%. Was aktuelle Anwendungen betrifft, Das Material des Einlassventils ist hauptsächlich Ti-6Al-4V, und das Material des Auslassventils ist hauptsächlich Ti-6242S. Normalerweise werden Sn und Al zusammen zugesetzt, um eine geringere Sprödigkeit und eine höhere Festigkeit zu erreichen; Durch den Zusatz von Mo können die Wärmebehandlungseigenschaften von Titanlegierungen verbessert werden, Verbessern Sie die Festigkeit von abschreck- und alterungsbeständigen Titanlegierungen, und die Härte erhöhen. Weitere Titanlegierungen mit Entwicklungspotenzial sind::
1) Das Einlassventil kann aus Ti-62S bestehen, welches Eigenschaften hat, die denen von Ti-6Al-4V entsprechen und billiger ist.
2) Das Auslassventil kann aus Ti-6Al-2Sn-4,0Zr bestehen-0.4-Mo-0.45Und. Aufgrund seines geringeren Mo-Gehalts, seine Kriechfestigkeit ist besser als bei Ti-6242S, und seine Oxidationsbeständigkeit kann 600 °C erreichen. .
3) Das Auslassventil kann aus γ-TiAl bestehen, das sich durch hohe Temperaturbeständigkeit und geringes Gewicht auszeichnet, Es ist jedoch nicht für herkömmliche Schmiedemethoden während der Verarbeitung geeignet. Es ist nur für die Guss- und pulvermetallurgische Verarbeitung geeignet.
3. Ventilfedersitz
Hohe Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit sind notwendige Eigenschaften des Ventilfedersitzes. Beta-Titanlegierung ist eine wärmebehandelte Legierung, die durch Alterungsbehandlung in fester Lösung eine hohe Festigkeit erreichen kann. Die entsprechend besser geeigneten Materialien sind Ti-15V-3Cr- 3Al-3Sn und Ti-15Mo-3Al-2,7Nb-0.2Und. Mitsubishi Motors verwendet in seinen Großserienfahrzeugen Ventilfedersitze aus der Titanlegierung Ti-22V-4Al, was die Masse um reduziert 42% im Vergleich zu den originalen Stahlschlössern, reduziert die träge Masse des Ventilmechanismus um 6%, und erhöht die maximale Motordrehzahl. 300U/min.
4.Feder aus Titanlegierung
Titan und seine Legierungen haben einen niedrigeren Elastizitätsmodul als Stahlmaterialien und einen großen σs/E-Wert, Dadurch sind sie für die Herstellung elastischer Bauteile geeignet. Im Vergleich zu Autofedern aus Stahl, unter der Voraussetzung der gleichen elastischen Arbeit, Die Höhe der Titanfedern beträgt nur 40% aus Stahlfedern, und die Masse ist nur 30% Zu 40% aus Stahlfedern, was das Karosseriedesign erleichtert. Zusätzlich, Die hervorragenden Ermüdungseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit der Titanlegierung können die Lebensdauer der Feder verlängern. Momentan, Zu den Titanlegierungsmaterialien, die zur Herstellung von Autofedern verwendet werden können, gehören Ti-4,5Fe6,8Mo-1,5Al und Ti-13V11C-3Al.
5. Turbolader
Turbolader können die Verbrennungseffizienz des Motors verbessern und die Motorleistung und das Drehmoment steigern. Der Turbinenrotor des Turboladers muss lange Zeit in Abgasen mit hoher Temperatur über 850 °C arbeiten, Daher ist eine gute Hitzebeständigkeit erforderlich. Herkömmliche Leichtmetalle wie Aluminiumlegierungen können aufgrund ihrer niedrigen Schmelzpunkte nicht verwendet werden. Obwohl Keramikmaterialien aufgrund ihres geringen Gewichts und ihrer guten Hochtemperaturbeständigkeit in Turbinenrotoren verwendet werden, Ihre Anwendung ist aufgrund ihrer hohen Kosten und der Unfähigkeit, ihre Form zu optimieren, begrenzt. Um diese Probleme zu lösen, Tetsui und andere entwickelten den TiAl-Turbinenrotor. Nach vielen Tests, Es wurde bestätigt, dass es nicht nur eine gute Haltbarkeit und Effizienz aufweist, sondern kann auch die Beschleunigung des Motors verbessern. Dieses Design wurde erfolgreich in der Mitsubishi Lancer Evolution-Serie kommerzialisiert.
6. Abgasanlage und Schalldämpfer
Titan wird häufig in Autoabgassystemen verwendet. Abgasanlagen aus Titan und seinen Legierungen können nicht nur die Zuverlässigkeit verbessern, verlängern die Lebensdauer und verbessern das Aussehen, sondern reduzieren auch die Masse und verbessern die Effizienz der Kraftstoffverbrennung. Im Vergleich zu Stahlauspuffanlagen, Titan-Abgasanlagen können die Masse um ca. reduzieren 40%. In Autos der Golf-Serie, Die Masse der Titan-Abgasanlage kann um reduziert werden 7 Zu 9 kg. Momentan, Das im Abgassystem verwendete Titanmaterial ist hauptsächlich industrielles Reintitan.
7. Karosserierahmenteil
Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Automobilen zu verbessern, Es ist notwendig, die Design- und Herstellungsaspekte zu berücksichtigen, insbesondere die Herstellungsmaterialien. Titan ist ein sehr gutes Material für die Herstellung von Karosserierahmen. Es verfügt nicht nur über eine hohe spezifische Festigkeit, hat aber auch eine gute Zähigkeit. In Japan, Automobilhersteller wählen für die Herstellung von Karosserierahmen geschweißte Rohre aus reinem Titan. Diese Art von Rahmen kann dem Fahrer ein sicheres Gefühl beim Fahren geben.
8. Andere Teile aus Titanlegierung
Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten, Titan wird auch in Motorkipphebeln verwendet, Aufhängungsfedern, Motorkolbenbolzen, Kfz-Befestigungselemente, Radmuttern, hervorstehende Träger von Autotüren, Kfz-Getriebehalterungen, Bremssattelkolben, Stiftschrauben, Druck Autoteile wie Platten, Schaltknöpfe und Kupplungsscheiben für Automobile.
Zusammenfassen:
Mit der Entwicklung der Wirtschaft und der Senkung der Titankosten, Immer mehr Ingenieure werden sich für Titanteile als Automobilteile entscheiden. Titanlegierungen werden künftig eine wichtige Rolle in der Produktion der Automobilindustrie spielen.