鈦材未來將在汽車領(lǐng)域占重要地位

隨著現(xiàn)代交通工具的發(fā)展，世界汽車產(chǎn)量與日俱增。2009年我國汽車產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn),汽車產(chǎn)銷量超過1300余萬輛,超過美、日成為世界汽車產(chǎn)銷第一大國。汽車在給人們出行帶來方便的同時(shí)也產(chǎn)生了油耗、環(huán)保、安全三大問題。與此同時(shí)，美國、日本等國家先后頒布了一系列生態(tài)法規(guī)，對(duì)燃油利用率、CO2排放、汽車減重、汽車安全性、可靠性等提出了更高要求。許多發(fā)達(dá)國家知名汽車制造商都積極研究開發(fā)汽車工業(yè)用鈦。著眼于可持續(xù)發(fā)展考慮,降低燃油消耗和減少排放污染顯得尤為迫切。據(jù)國際權(quán)威部門統(tǒng)計(jì)汽車所用燃料約60%消耗于汽車自重。汽車每減輕10%的重量,廢氣排放量可減少10%,可降低油耗7%。由此可見,汽車減重、輕量化是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的有效措施。

鈦及鈦合金優(yōu)異的性能自鈦工業(yè)化生產(chǎn)以來就倍受各尖端行業(yè)關(guān)注,伴隨著鈦行業(yè)的起步,在20世紀(jì)50年代中期,鈦材進(jìn)入了汽車工業(yè)。許多發(fā)達(dá)國家和著名的汽車制造商都積極開發(fā)并增加在汽車用鈦方面的研究投入。為汽車用鈦提供了強(qiáng)大動(dòng)力。進(jìn)入新世紀(jì),我國鈦工業(yè)也逐步步入汽車領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的途徑主要有兩種:一是優(yōu)化汽車框架結(jié)構(gòu);另一個(gè)是在汽車制造上采用輕質(zhì)材料。目前汽車上使用的輕合金主要有鋁、鎂、鈦合金等金屬。鈦在新型汽車上的應(yīng)用主要在發(fā)動(dòng)機(jī)元件和底盤部件。在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，鈦可制作閥門、閥簧、閥簧承座和連桿。鈦連桿對(duì)減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量最有效，能極大地提高燃油利用率，減少排氣量。與鋼制連桿相比，重量減輕15~20%。用鈦制作發(fā)動(dòng)機(jī)氣門，不僅可減重、延長使用壽命，而且可以提高汽車的可靠性，接省燃油。與鋼制氣門相比重量減輕30~40%，極限轉(zhuǎn)速可提高20%。鈦制發(fā)動(dòng)機(jī)氣門座形狀簡單，易于機(jī)械加工制作，不必進(jìn)行表面處理，與鋼制氣門座相比，能減重10~12g。用鈦制造的彈簧，在彈性功相同時(shí)高度僅為鋼彈簧的40%，重量可減輕60~70%。如大眾汽車公司在Lupo FSI普通轎車上配備了由Timet公司發(fā)明的鈦合金彈簧，可使汽車減重82kg。鈦在排氣系統(tǒng)用量較大，用鈦及鈦合金制作的排氣系統(tǒng)不但可以大大延長使用壽命，提高可靠性，外形美觀，同時(shí)提高燃料效率。與鋼制排氣系統(tǒng)相比，可減重約40%。鈦消音器比不銹鋼制造的輕很多。日本本田等四家公司采用了鈦制消音器用于大型汽車和中型汽車上，汽車速度更快、操作靈活且節(jié)約燃料。2006年日本用于賽車排氣系統(tǒng)的Gr.2達(dá)到1500t。

此外，鈦材還可以用于車體框架，這種框架不僅具有高的比強(qiáng)度、良好的韌性，而且給駕駛者足夠的安全感?？傊?，汽車工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，最近幾年發(fā)展迅速。在當(dāng)前汽車市場(chǎng)，豪華車、跑車和賽車需求逐年增加，鈦制零部件的使用也逐年增加。鈦在汽車工業(yè)大量應(yīng)用的主要問題是成本問題，為此，業(yè)內(nèi)人士還專門開發(fā)了汽車用的低成本鈦合金，如Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si。雖然鈦的價(jià)格較高，但在一些高檔車上用鈦材，能提升性能、降低維修費(fèi)用和提高使用壽命。隨著低成本合金的研制及加工技術(shù)的進(jìn)步，鈦材將在汽車領(lǐng)域占重要地位。