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钛及钛合金在汽车行业的应用

来源:qqxcl 发表时间:2015-04-17 14:33:27 分享到
【摘要】
汽车使用钛的优点有:减轻重量,降低燃料消耗;改善动力传输效果,降低噪音;减少振动,减轻部件载荷;提高车的持久性及环境保护。

钛及钛合金

近年来,随着汽车工业的发展,世界汽车产量和保有量与日俱增。汽车在给人们出行带来方便的同时也产生了油耗、环保、安全三大问题。着眼于可持续发展考虑,降低燃油消耗和减少排放污染显得尤为迫切。据国际权威部门统计汽车所用燃料约60%消耗于汽车自重。汽车每减轻10%的重量,废气排放量可减少10%,可降低油耗7%。在驾驶方面,汽车轻量化后加速性能提高,车辆控制稳定性、噪音、振动方面也都有改善。从碰撞安全性考虑,汽车轻量化后,碰撞时惯性小,制动距离减少。由此可见,汽车减重、轻量化是实现上述目标的有效措施。

实现汽车轻量化的途径主要有两种:一是优化汽车框架结构;另一个是在汽车制造上采用轻质材料。目前汽车上使用的轻合金主要有铝、镁、钛合金等金属。

钛合金是一种新型结构及功能材料,它具有优异的综合性能,密度小,比强度高。钛的密度为4.51g/cm3,介于铝(2.7g/cm3)和铁(7.6g/cm3)之间。钛合金的比强度高于铝合金和钢,韧性也与钢铁相当。钛及钛合金抗蚀性能好,优于不锈钢,特别是在海洋大气环境中抵抗氯离子的侵蚀和微氧化气氛下耐蚀性好,钛合金的工作温度较宽,低温钛合金在-253℃还能保持良好的塑性,而耐热钛合金的工作温度可达550℃左右,其耐热性明显高于铝合金和镁合金。同时具有良好的加工性、焊接性能。

在当前汽车市场上,随着豪华汽车、跑车和赛车需求逐年增加,钛制零部件亦逐年增加。1990年全球汽车用钛仅为50吨/年左右,1997年为500吨/年,2002年为1100吨/年,2009年为3000吨/年。由此可见,汽车行业用钛材进入加速阶段。

钛在汽车上的用途主要分两大类:第一类是用来减少内燃机往复运动件的质量(对作往复运动的内燃机零件来讲,即使减少几克质量都是重要的);第二类是用来减少汽车总质量。根据设计和材料特性,钛在新一代汽车上主要分布在发动机元件和底盘部件上。在发动机系统,钛可制作阀门、阀簧、阀簧承座和连杆等部件;在底盘部件主要为弹簧、排气系统、半轴和紧固件等。

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