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    擴大鈦應用-汽車的部分零件可用鈦合金制造

    [ 信息發布:本站 | 發布時間:2021-08-11 | 瀏覽:35314 ]

    排氣管及消聲器

    鈦材在汽車排氣管上的用量較大。過去排氣管及消聲器多采用普通鋼、鋁合金、纖維增強塑料(FRP)等。排氣溫度>400℃,鈦的耐熱性能比鋁合金的高得多,強度比鋼的還高。制造排氣管與消聲器必須經過彎曲、冷壓等各種成形加工,要求材料有良好的冷加工成形性能。此外,消聲器為車體外裝部件,用鈦合金制造顯得更新穎更時尚。

    排氣門要求除耐熱、耐磨外,還要不含鉛和鈷,美國汽車公司多用鈦合金制造進、排氣門,進氣門用的是TC4,排氣門使用Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金。日本汽車公司,賽車的氣門座一般用TC4合金制造,也有用Ti-5Al-2Cr-1Fe合金制造的。排氣管采用鈦合金尾噴管/回氣管構件可不受氯鹽和含硫廢氣的腐蝕,甚至焊縫也不會被腐蝕,且比傳統的不銹鋼排氣系統輕8.2kg,改善了燃油效率,加快了提速能力,縮短了制動距離。

    鈦合金排氣管


    鈦合金消聲器質量僅5kg~6kg,比不銹鋼制的輕得多,日本汽車的消聲器幾乎已全部鈦合金化了。美國通用汽車公司(GM)雪佛萊汽車的鈦消聲器和尾氣管系統質量僅11.8kg,比不銹鋼的20kg輕了41%,而強度更高了一些。日本大同鋼鐵公司研制的Ti-33.5Al-1Nb-0.5Cr-0.5Si合金是一種良好的制造發動機排氣門材料,有很好的抗氧化性能和抗蠕變性能,與排氣門傳統用的馬氏體耐熱鋼和鎳合金相比,鈦合金的突出特點:密度小,耐熱性好,同時在540℃以上有更高的強度,而且抗蠕變性能比鎳合金的高,還有良好的抗磨性能。

    實際使用證明,鈦合金排氣系統的使用期限與車的壽命相同,為12年~14年,不銹鋼裝置的使用期限只有8年,因此,使用鈦更劃算。鈦合金消聲器的質量一般都<12g,比不銹鋼的輕40%以上,有助于提高車的性能,而且消聲器的使用壽命是半永久性的。鈦及鈦合金是全惰性的,可以完全回收并不降低等級,在生產過程中也不會帶來任何有害的副產物。

    閥門座圈在賽車及運動車上有著廣泛的應用,2020年全世界產量估計超過60萬件,通常用TC4合金制造,可用機械切削法制造,加工費不高,而且不需要進行專門的表面處理,日本三菱公司用Ti-5Al-2Cr-1Fe合金制造閥門座圈。

    彈簧

    從強度、密度和彈性模量等方面綜合考慮,鈦合金是制造彈簧的好材料,TC4合金早在近20年前就用于制造保時捷(Porsche)917賽車的彈簧;福特汽車公司在賽車上用RMI公司βc合金制造的彈簧取代過去的鋼制螺旋形懸掛彈簧,質量下降53%,但高的生產成本限制了它的廣泛應用。爾后鈦金屬公司(Timet)研制出以Fe、Mo為主的新型Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al合金,名為低成本β鈦合金LCB(Low Cost Beta),既保持了βc合金的優點,又具有合理的價格,用于制造彈簧,可以用原來的鋼彈簧生產設備加工,得到大眾汽車公司的支持,制造的彈簧比鋼的輕了1/3,且比原來β鈦合金的價格下降了50%,更難能可貴的是,鈦合金彈簧的高度比鋼彈簧的矮50%~80%,意味著可以獲得更大的乘坐和載物空間。鈦合金彈簧還有一個較為突出的優點——有高的抗腐蝕性能,在標準鹽霧腐蝕疲勞試驗中,鋼彈簧的疲勞壽命比在空氣中的下降50%,而鈦合金彈簧的疲勞壽命僅下降4%,另外,鈦合金彈簧還不需要進行保護性表面處理。

    緊固件和制動器

    鈦合金因其抗蝕性高、質量輕和熱脹系數小等優點,其緊固件在航空航天器制造中獲得了較為廣泛的應用,如果其生產成本有較大的下降,也會成為轎車的常用緊固件。鈦的導熱性及耐磨性較低,不能在制動葉輪上有所應用,但因其抗蝕性優秀,已用于制備制動系動連接法蘭盤的密封環及制動襯墊導銷,又因其熱導率小,對制動液也有一定的保護作用。

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