Status og utsikter for titan og titanlegeringer for biler

Det ser nå ut til at biler har vært et uunnværlig transportmiddel i livene våre i mer enn 100 år. Titaniums egenskaper som lav vekt og høy styrke har lenge vært i fokus for bilprodusentene.

Titan har blitt brukt i biler i mange år nå, og nesten alle biler er brukt opp i år. Imidlertid er det viktigheten av kostnadene til en gjennomsnittlig bil for bruken av titan som vil være gjenstand for fremtiden. Biler (inkludert motorsykler og lavprisbiler) er et fremvoksende marked for titan.

Fordeler med å bruke titan som materiale for bildeler: høy styrke, lav tetthet, elastisitetsmodul omtrent halvparten av stål, lav varmeutvidelseskoeffisient, omtrent halvparten av rustfritt stål og aluminium, ikke-magnetisk, lav varmeledningsevne, og ikke-forurensende for miljøet. I tillegg kan bruken av titan i bilindustrien i stor grad redusere vekten på bilen, redusere drivstofforbruket, forbedre effektiviteten til bilen og redusere støy. I følge dataene viser at hver 10% reduksjon i vekten til bilens karosseri, kan du redusere 10% av eksosutslippene og spare 7% av drivstofforbruket, så lettvekt for biler vil spille en "energibesparelse, miljøvern", effekten av to fluer i ett smekk. Titan er det mest ideelle metallet for å oppnå vekttap.

1 titanlegering i bilapplikasjoner

Bildeler i titanlegering er hovedsakelig: laget av TiAl-turbinrotorblader, med Ti-6Al-4V-legering og andre koblingsstenger, ventiler og så videre. For å oppnå lave kostnader, bruk av pulvermetallurgi metode for å legge til titanlegering. TiB-partikler ble dispergert titanbasert MMC i Ti-6Al-4Sn-4Zr-1Nb-1Mo-0.2Si{{10 }}.3C legeringsmatrise, og materialet ble brukt til å produsere motorventiler.

Dette er et eksempel på bruken av materialet som et nytt titanbasert materiale for bilmotorventiler. I tillegg til koblingsstenger og motorventiler, ble den originale rimelige titanlegeringen LCB TIMETAL brukt til å produsere opphengsfjærer for første gang. Nylig fremgang i utviklingen av rimelige titanlegeringer for motorventiler og eksosventiler. Spesielt har etterspørselen etter titanlegeringer for motorsykkeleksossystemer (lyddempere) økt, så eksossystemer har blitt mer populære med utviklingen av lavkostlegeringer...

1.1 Ventiler

Produksjonen av bilventiler fra titanlegeringer reduserer ikke bare vekten, forlenger levetiden og er svært pålitelig, men sparer også drivstoff. Eksosventiler må inneholde bly og kobolt i tillegg til varme- og slitestyrke. Amerikanske produsenter bruker titanlegeringer, eksosventiler er mer vanlige, inntaksventiler er laget av Ti-6Al-4V-legering, mens eksosventiler er laget av Ti-6Al-2 Sn-4Zn-2Mo-legering. Sintrede inntaksventiler produsert av Hitachi i Japan har blitt levert til det japanske bilindustrimarkedet.

Howmet Foundry i USA bruker kontinuerlige støpingsmetoder for å produsere ventiler, hver ventil har 1/4 vekt av titan, og det forventes at 200 millioner nye biler blir plassert på det potensielle markedet hvert år, og det er et ventilerstatningsmarked på 80 million.

1.2 ventilseter

Den mest brukte titankomponenten i motorkjøretøyer og motoriserte kjøretøy er ventilsetet, med en årlig produksjon på mer enn 250,000 enheter, som vanligvis produseres i Ti-6Al-4 V-legering, og også i Japan i Ti-5Al-2Cr-1Fe-legering. På grunn av den enkle formen og den lille størrelsen, er det mekaniske tillegg som er enkle å lage og relativt rimelige. Trenger ikke nødvendigvis spesiell overflatebehandling, stålventilsete kan reduseres med 10 til 12.

1.3 Titanium koblingsstang

Koblingsstang ved hjelp av titanlegering for å redusere vekten på motoren er den mest effektive, kan i stor grad forbedre ytelsen. Vevstangsmaterialet er hovedsakelig Ti-6Al-4V, annet som Ti-7Al-4Mo, Ti-4Al-2Sn -4Mn osv. er også under utvikling.

1.4 Veivaksel og andre motordeler

Ti-5Al-2Cr-Fe-veivaksler i legering blir prøveprodusert i Japan, og denne kurven er ennå ikke praktisk på grunn av behovet for anti-klebebehandling. Andre motordeler som vippearmer, ventilfjærer, koblingsstang med nedre bolt kan også være laget av Ti-6Al-4V-legering.

Japans spesialutviklede lettkuttede Ti-3Al-2.5V legeringsveivaksel har blitt brukt i Honda 280 hk 3.0-liters V6NSX-type limousine, og har med stålveivakselen samme tretthetsstyrke, vektreduksjon på 30%, motorhastigheten økte med 700R /. Anvendelsen av disse forskningsresultatene viser at titan har blitt akseptert og utvidet for bruk i biler.

1.5 Returluftkanal

Bruken av titanlegeringsmunnstykke / returluftrør er ikke utsatt for korrosjon forårsaket av utslipp av svovelklorid og eksosgasser, eksossystemet grop ikke, selv i sveisingen er det ikke etsende, sammenlignet med tradisjonelle eksossystemmaterialer og rustfritt stål kan reduseres med 40 % for å redusere vekten av materialet og for å forbedre drivstofføkonomien, akselerere raskere, kortere bremselengde. På grunn av de høye prisene på titan, har Titanium Metals Corporation of America (Timet) utviklet en spesiell overflatebehandling som muliggjør produksjon av deler som bidrar til å oppfylle kostnadsstandardene til bilprodusenter. Titanrør har blitt brukt på den nye Chevrolet Corvette Z06 sedan.

1.6 Fjærer

Sammenlignet med stålfjærer som brukes i kjøretøyer for generelle formål, tilbyr titaniumfjærer fordelene med lav vekt, korrosjonsmotstand og lav skjærmodul. Timet ble designet for å møte kostnadene og kravene til delmontering til produsenter av fjæringsfjær til biler ved å beholde de utmerkede egenskapene til romfart. titanlegeringsfjærer til en betydelig redusert kostnad. Opprinnelige produksjonsmengder var små for de nye FSI Lupo girfjærene fra Volkswagen Europe. Timet og Volkswagen annonserte i januar 2001 introduksjonen av titan fjærer i FSI Lupo 2001-kjøretøyet, hvorav en produksjonsserie på 3500 er forventet.

Fjærer laget av titan kan redusere vekten av stål med 70 til 60 prosent. I en typisk USA-laget familiebil med seks til fem biler, kan vektbesparelser på 9 kg til 13,6 kg per kjøretøy oppnås ved bruk av fire fjærer.

Lyddemperen i titan 1.7 veier bare 5 til 6 kg, mye mindre enn en lyddemper i rustfritt stål, og er enkel å betjene. Etterspørselen etter titan i det japanske bilfeltet (den faktiske etterspørselen i 1999 var 457t) er i utgangspunktet for lyddempere, som hovedsakelig brukes i store biler (over 900cc). Japans fire store produsenter, inkludert Honda og Suzuki, har tatt i bruk lyddempere i titanlegering. Titan brukes hovedsakelig til store billyddempere og individuelle mellomstore biler. Det er evalueringen av titans korrosjonsmotstand, styrke og overflatedesign, etc.