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MID YEAR SUMMARY

鈦及鈦合金具有密度小、機械性能優異、生物相容（róng）性好、耐腐蝕（shí）、耐高溫、低溫韌性好等特點, 目前已被大量應用於汽車製造領域。

鈦合金密度隻有鋼的60%,而強度可以達到（dào）800MPa以上, 在500℃左（zuǒ）右（yòu）仍然保持（chí）良好的機械性能, 且焊接和成（chéng）形性能都較好, 在20多年以（yǐ）前就已經被（bèi）應用於賽車的製造上, 大幅減輕了賽車發動機的質量, 同（tóng）時提高了發動機性能。

目（mù）前（qián）, 汽車製造中所使（shǐ）用的鈦合金零部件主（zhǔ）要分布在汽車（chē）排氣係統、發動機係統（tǒng）、傳動和減振係統以及車體框架部分。

1. 排氣係統

汽車排氣係統材料要（yào）求具有較好的高溫力學性能和（hé）耐S、Cl元素腐蝕性能。傳統的排氣門組件都是由不（bú）鏽鋼製備的, 但（dàn）是人們發現鈦合金在性能方麵更加適合用作排（pái）氣門材料。

在新型的（de）雪佛蘭CorvetteZ206汽車上使用的鈦製回氣管, 有效地（dì）避免了不鏽鋼管上出現的點蝕（shí）和焊縫鏽蝕等（děng）問題, 同時還提高了燃油的燃燒效率和加速能力, 縮短了製（zhì）動距離。

美國***大的鈦材製造商Timet一直致（zhì）力於鈦合金排氣係統的（de）研發與製造, 日本多家公司（sī）也開展了相關的研（yán）製工作, 目前, 富（fù）士重工株式會社已經限量生產了440套鈦合金車用排氣管。

2. 發動機（jī）係統（tǒng）

汽車發動機係統是（shì）汽車領域使用（yòng）鈦合金***多的部件，鈦合金在發動（dòng）機係統上（shàng）的應用主要有氣門、連杆、曲（qǔ）軸、氣門座等零部件。

公司由一群才華橫溢經驗（yàn）豐富的熟練（liàn）操作車、銑、磨、電火花、線切割、數（shù）控設備操作人員和經驗豐富（fù）的模具設計、裝配高級工程師組成的員工隊伍，全麵（miàn）實現計算機輔助設計（PRE/UG./SLIDWORK）及計算機製造加（jiā）工係統（tǒng）（CAD/CAE/CAM），運（yùn）用******的（de）製造工藝和（hé）完善的質量控製流程，北京（jīng）鋁合金零件加（jiā）工,北京軍工零件加工產品質（zhì）量嚴格按照ISO9000質（zhì）量體係標準執行。

日本（běn）本（běn）田汽（qì）車公司在NSX賽車V-6發動機中使用了（le）鍛造鈦連杆；三菱汽車公司製造（zào）的高（gāo）容量、四（sì）缸發動機中使（shǐ）用了鈦氣門彈簧座, 保時捷汽車中也（yě）使用了鈦連杆。

(1) 氣門

鈦合金氣門方麵, 美國和日本都進行了大量的研究工作, 美國目前普（pǔ）遍使用（yòng）Ti-6Al-4V合金（jīn）製造進氣門, 使（shǐ）用Ti-6Al-2Sn-4Zr-2M o合金（jīn）製造排氣門;而日本豐田公司則使用Ti-6Al-4V/TiB合金製備進氣門,使（shǐ）用Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb-Si/TiB合金製備排氣門。這幾類鈦合金都具有較好的高溫力學性（xìng）能、抗氧化和抗蠕變性能, 有效（xiào）改善了發動機性能, 提高了汽車速（sù）度。

(2) 氣門座

鈦合金氣門座在賽（sài）車和運動汽車上已得到廣泛的應（yīng）用, 每年生產25萬套以上, 主要（yào）采用Ti-6Al-4V或Ti-5Al-2Cr-1Fe合金製備（bèi）,由於氣門座形狀比較簡單, 所以在機械加工方麵要求不高, 且不（bú）需要特殊的表麵處理, 成本較便宜, 在汽車減重方麵效果明顯（xiǎn）。

(3) 連杆

鈦合金連（lián）杆的使用能夠有效減輕發動機的質量, 提（tí）高汽車性能。目前主要的製備材料為Ti-6Al-4V合金。日本大同株式會（huì）社（shè）目前正在開發一（yī）種兩相（xiàng）鈦合金Ti-3Al-2V-0.2Si-0.47Ce-0.27La,該合金具有良好的（de）切削性, 在力學性能、疲勞性能和耐腐蝕（shí）性方麵也較為優（yōu）異, 期望用（yòng）在（zài）發動機的急（jí）加速、急減速的連杆部件上。

(4) 曲軸

鈦合金曲軸目前雖然沒有得到廣泛的應用, 但是日本專門開發的Ti-3Al-2.5V合金已經在本田賽車（chē）上麵得到驗證, 在有效減輕質（zhì）量的同（tóng）時, 將（jiāng）發動機轉速提高了700r/min,證明了鈦合金曲軸的優越性。同時, 日本已經在試（shì）製Ti-5Al-2Cr-Fe合金曲軸, 期望鈦（tài）合金在曲軸部件上得到更加廣泛的應（yīng）用。

3. 減振係統

汽車減振懸掛係統的核心部件就是（shì）懸簧。鈦合金相比於一般汽車彈簧用鋼而言, 具有更高的比強度（dù）和更低的（de）切變模量, 抗（kàng）疲勞強度也較高, 更加（jiā）適合用作製造汽車（chē）減（jiǎn）振彈簧。由於彈簧的撓（náo）度和圈數（shù）呈正比, 與（yǔ）材料的切變模量呈反比, 因此, 鈦合金彈簧在達到相同彈簧（huáng）反應的情況下, 比鋼製彈簧需要更少的圈數, 有效減輕了彈簧質量, 節約了空間。

同時（shí）, 鈦合金彈簧還能夠有效（xiào）提高彈簧的共振頻率, 提（tí）高其使用壽命。目前大部分（fèn）的鈦合金彈簧都是用（yòng）單相β鈦合金製備。德（dé）國大眾公（gōng）司已經在部分汽（qì）車上使用了Lupo FSI鈦合金齒輪彈簧, 用量約為3500輛。

4. 車體框架

車體框（kuàng）架部件方麵, 鈦合金（jīn）較（jiào）高的比強度, 較低的密度以及良好的耐蝕性（xìng）能, 都說明其是良好的車體框架製備材料。目前（qián）, 已經有汽車公司在車檔支架、製動器卡鉗活塞等部件上使用鈦合金。變速器（qì）部件中, 日本目（mù）前正在開發一種高旋壓成型（xíng）法製備鈦（tài）合金外殼的（de）工藝, 與鋼製外殼（ké）相比, 鈦合金外殼更好地減輕飛輪的衝擊, 緩衝效果更好。

另外, 鈦合金還在汽車緊固件等部件上得到了應用, 隨著鈦合（hé）金製（zhì）備工藝和汽車工（gōng）業的不斷發展, 鈦合金必將在汽車零部件上得（dé）到更（gèng）多的應用。

5. 鈦合金對汽車輕量化的意義

國外研究機構測算發現,當汽車整備質量下降10%, 油耗（hào）可降低6%~8%。還有研（yán）究表明（míng）, 汽車每減重91kg,平均每升燃油可多行駛0.43km。因此, 隨著我國（guó）經濟的不（bú）斷發展, 汽車保有量的不斷增加, 汽車輕量化已經成為（wéi）減少能源消耗, 降低空氣汙染的重要途徑之一。

鈦及鈦合金（jīn）材料因（yīn）其出色的物理化學性能, 目（mù）前在汽車零部件中得到了大（dà）量應用。鈦材料的使用（yòng）不僅（jǐn）有效提高了汽車的性能和安全係數, 還在汽車輕量（liàng）化方麵發揮了重要（yào）作用, 有效減輕了（le）汽車整備質量, 降低了燃油消耗。

汽車排氣（qì）係統采用鈦製尾噴管-回氣管組件相（xiàng）比於（yú）傳統不鏽鋼係統, 大約能夠減重8.2kg。而發動機零部件中氣門、連（lián）杆（gǎn）等部件使用鈦合金製品（pǐn）替（tì）代傳統鋼和鑄鐵材料都能夠有效減輕發動機（jī）質量。

根據日本汽車行業的研究, 汽車動力閥使用約0.8kg的鈦材（cái）料（liào）零件相當於（yú）20kg鋼（gāng）製零（líng）件所達到的效果;每一個（gè）鈦製氣門座相（xiàng）比（bǐ）於鋼製氣門座能夠減輕10g左（zuǒ）右的質量;連杆和曲軸用於鈦合金, 對減輕發動機質（zhì）量***為有效。

減振係統上麵, 每個鈦合金彈簧可比鋼製彈簧減輕60%以上（shàng）的質量, 以每輛車4個懸簧計算, 換用鈦合金彈簧之後, 每輛車可減重9~13.6kg。另外, 鈦（tài）合金消音器的質量隻有5~6kg, 比不鏽鋼消音（yīn）器輕（qīng）了40%。

以普通中型轎（jiào）車為（wéi）例, 如果用現有的鈦合金汽車零件替（tì）換掉傳統的零件,汽車整備質量將由（yóu）原來的1500kg左右減重至1000kg左右, 減重率可達30%, 綜合油耗（hào）可降低20%以上, 這將大大減（jiǎn）少全世界的燃油消耗, 有效緩解能源緊缺和環境汙染的問題。

以上數據顯示, 鈦合金的使用在汽車輕（qīng）量化（huà）方麵效果明顯, 在現代汽車工業中, 應不斷開發鈦（tài）及鈦（tài）合（hé）金在汽車零部件中的應用技術, 提高鈦合金在汽車上的應用比例。

目前（qián）鈦合金在我國汽車行業中的應用還（hái）隻是處於嚐（cháng）試階段。存在的主要問題是鈦合金材料成本過高, 零部件不（bú）易加工等。

因此, 未（wèi）來的主要（yào）任務應該是通過開發廉價的（de）鈦合金材料, 降低（dī）鈦合金原材料的生產成（chéng）本等方式, 降低（dī）鈦（tài）合金零部件價格, 通過改善加工工藝提高鈦（tài）合金零（líng）部件的加工效率。

國外（wài）的經驗表明, 隻有汽車設計製（zhì）造方和鈦合金研（yán）製方聯合,才能為（wéi）汽車提供更加優質的鈦合金材料。

相信（xìn）隨著研發工作的不斷（duàn）深入, 鈦及鈦合金在我國的現代汽車工業中必將發揮越來越重要的作用, 推（tuī）動汽車工業的不斷（duàn）發展。

END