Τα τελευταία χρόνια, με την ταχεία ανάπτυξη της αυτοκινητοβιομηχανίας, τα προβλήματα της κατανάλωσης καυσίμου, της προστασίας του περιβάλλοντος και της ασφάλειας που δημιουργούνται από τα αυτοκίνητα ανησυχούν όλο και περισσότερο. Κοιτάζοντας μπροστά στη μελλοντική κατεύθυνση της αυτοκινητοβιομηχανίας, το ελαφρύ, η χαμηλή κατανάλωση καυσίμου και οι λιγότερες εκπομπές ρύπων είναι το θέμα της ανάπτυξης. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία των διεθνών αρχών, το 60% της ενέργειας καύσης καυσίμου αυτοκινήτου καταναλώνεται με τη δική τους ποιότητα, αν και ο τρέχων λεπτός χάλυβας υψηλής αντοχής, το αλουμίνιο, το μαγνήσιο, τα σύνθετα υλικά μεταλλικής μήτρας και τα υλικά πλαστικής ρητίνης έχουν παίξει στη μείωση του βάρους του αυτοκινήτου ένας ρόλος, αλλά η εμφάνιση βιομηχανικών υλικών τιτανίου κάνει την κατασκευή αυτοκινήτων καλύτερη επιλογή.
Αν και το κράμα τιτανίου έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στην αεροδιαστημική, την πετροχημική και τη ναυτική βιομηχανία, αλλά η εφαρμογή στην αυτοκινητοβιομηχανία αναπτύσσεται αργά. Από το 1956, η General Motors των Ηνωμένων Πολιτειών ανέπτυξε με επιτυχία το πρώτο αυτοκίνητο από τιτάνιο, ανταλλακτικά αυτοκινήτων τιτανίου μέχρι τη δεκαετία του 1980 για να φτάσει στο επίπεδο μαζικής παραγωγής, τη δεκαετία του 1990 με τα πολυτελή αυτοκίνητα, τα σπορ αυτοκίνητα, τα αγωνιστικά η ζήτηση αυξάνεται χρόνο με το χρόνο, τιτάνιο μέρη έχουν ταχεία ανάπτυξη. Το 1990 η παγκόσμια ποσότητα τιτανίου για την αυτοκινητοβιομηχανία μόλις 50 τόνοι το 1997 έφτασε τους 500 τόνους το 2002 για να φτάσει τους 1.100 τόνους το 2009 για να φτάσει Το 1990, η ποσότητα τιτανίου που χρησιμοποιήθηκε στα αυτοκίνητα παγκοσμίως ήταν μόνο 50 τόνοι, το 1907 έφτασε τους 20 τόνους, έφθασε τους 201. t, το 2009 έφτασε τους 3,000 τόνους και αναμένεται ότι η ποσότητα τιτανίου που χρησιμοποιείται στα αυτοκίνητα παγκοσμίως θα ξεπεράσει τους 5,000 τόνους το 2015.
1. Μπέλες κινητήρα
Τα κράματα τιτανίου είναι ιδανικά για μπιέλες. Οι μπιέλες κινητήρα από κράμα τιτανίου μπορούν να μειώσουν αποτελεσματικά τη μάζα του κινητήρα, να βελτιώσουν την απόδοση καυσίμου και να μειώσουν τις εκπομπές καυσαερίων. Σε σύγκριση με τις μπιέλες από χάλυβα, οι μπιέλες τιτανίου μπορούν να μειώσουν τη μάζα κατά {{0}}%. Η εφαρμογή των μπιέλες τιτανίου αποδείχθηκε για πρώτη φορά στους νέους κινητήρες Ferrari 3.5LV8 και Acura NSX στην Ιταλία. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται στις μπιέλες από κράμα τιτανίου είναι κυρίως Ti-6Al-4V, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-3 Al-2.0V και Ti-4Al-4Mo-Sn-0.5Si, κ.λπ. Άλλα υλικά από κράμα τιτανίου, όπως Ti-4Al{{ Τα 18}}Si-4Mn και Ti-7M-4Mo, αναπτύσσονται επίσης για χρήση σε μπιέλες.
2.Βαλβίδα κινητήρα
Οι βαλβίδες κινητήρα αυτοκινήτων από κράμα τιτανίου μπορούν όχι μόνο να μειώσουν την ποιότητα και να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής, αλλά και να μειώσουν την κατανάλωση καυσίμου και να βελτιώσουν την αξιοπιστία του αυτοκινήτου. Οι βαλβίδες τιτανίου σε σύγκριση με τις χαλύβδινες βαλβίδες, η ποιότητα μπορεί να μειωθεί κατά 30% έως 40%, η οριακή ταχύτητα του κινητήρα μπορεί να αυξηθεί κατά 20%. Όσον αφορά τις τρέχουσες εφαρμογές, το υλικό της βαλβίδας εισαγωγής κυριαρχείται από το Ti-6Al-4V και το υλικό της βαλβίδας εξαγωγής κυριαρχείται από το Ti-6242S. Συνήθως τα Sn και Al προστίθενται μαζί για να αποκτήσουν χαμηλότερη ευθραυστότητα και μεγαλύτερη αντοχή. Η προσθήκη Mo μπορεί να βελτιώσει τις ιδιότητες θερμικής επεξεργασίας του κράματος τιτανίου, να ενισχύσει την αντοχή του κράματος τιτανίου απόσβεσης και γήρανσης και ταυτόχρονα να αυξήσει τη σκληρότητα. Άλλα κράματα τιτανίου με δυνατότητα ανάπτυξης είναι:
(1) Η βαλβίδα εισαγωγής μπορεί να χρησιμοποιηθεί Ti-62S, τα χαρακτηριστικά της είναι ισοδύναμα με Ti-6Al-4V και φθηνότερα.
(2) Η πόρτα εξάτμισης μπορεί να χρησιμοποιηθεί Ti-6Al-2Sn-4.0Zr-0.4-Mo-0 Ο
(3) Μπορεί να χρησιμοποιηθεί η βαλβίδα εξαγωγής -TiAl, η οποία έχει αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και μικρό βάρος, αλλά η επεξεργασία δεν είναι κατάλληλη για την παραδοσιακή μέθοδο σφυρηλάτησης, κατάλληλη μόνο για χύτευση και επεξεργασία μεταλλουργίας σκόνης.
3. Έδρα ελατηρίου βαλβίδας
Η υψηλή αντοχή και αντοχή στην κόπωση είναι το κάθισμα ελατηρίου βαλβίδας πρέπει να έχει την απόδοση κράματος τιτανίου για κράμα τύπου θερμικής επεξεργασίας, μπορεί να είναι επεξεργασία γήρανσης στερεού διαλύματος για να αποκτήσει υψηλή αντοχή, τα αντίστοιχα πιο κατάλληλα υλικά είναι Ti - 15V {{1 }}Cr - 3Al - 3Sn and Ti - 15Mo - 3Al - 2.7Nb - 0.2Si. Η Mitsubishi Motors στην παραγωγή αυτοκινήτων σε μεγάλη κλίμακα για χρήση της βαλβίδας TI{10}}V - 4Al ελατηριωτή έδρα βαλβίδας από κράμα τιτανίου, η TI{12}}V - 4Βαλβίδα από κράμα τιτανίου Al Το ελατηριωτό κάθισμα είναι το καταλληλότερο υλικό. Κάθισμα ελατηρίου βαλβίδας από κράμα τιτανίου 4Al, σε σύγκριση με το αρχικό μάνδαλο χάλυβα για μείωση της μάζας κατά 42%, η σειρά βαλβίδων μειώνει την αδράνεια της μάζας κατά 6%, η μέγιστη ταχύτητα του κινητήρα αυξήθηκε κατά 300 r/min.
4.Ελατήριο από κράμα τιτανίου
Το τιτάνιο και τα κράματά του έχουν χαμηλό συντελεστή ελαστικότητας σε σχέση με τα υλικά χάλυβα, η τιμή σs/E είναι μεγάλη, κατάλληλη για την κατασκευή ελαστικών εξαρτημάτων. Σε σύγκριση με τα χαλύβδινα ελατήρια αυτοκινήτου, με την προϋπόθεση της ίδιας εργασίας ελαστικότητας, το ύψος των ελατηρίων τιτανίου είναι μόνο 40% των χαλύβδινων ελατηρίων και η ποιότητα είναι μόνο 30% έως 40% των χαλύβδινων ελατηρίων, γεγονός που καθιστά εύκολο τον σχεδιασμό του αυτοκινήτου σώμα. Επιπλέον, το κράμα τιτανίου εξαιρετική απόδοση κόπωσης και αντοχή στη διάβρωση μπορούν να βελτιώσουν τη διάρκεια ζωής του ελατηρίου. Προς το παρόν, τα υλικά από κράμα τιτανίου που είναι διαθέσιμα για την κατασκευή ελατηρίων αυτοκινήτων είναι Ti-4.5Fe6.8Mo-1.5Al και Ti-13V11C-3Al κ.ο.κ.
5.Στροβιλοσυμπιεστής
Ο υπερσυμπιεστής μπορεί να βελτιώσει την απόδοση καύσης του κινητήρα και να ενισχύσει την ισχύ και τη ροπή του κινητήρα. Ο ρότορας του στροβίλου του στροβιλοσυμπιεστή πρέπει να λειτουργεί για μεγάλο χρονικό διάστημα στα καυσαέρια υψηλής θερμοκρασίας πάνω από 850 μοίρες, επομένως απαιτεί καλή αντίσταση στη θερμότητα. Τα συμβατικά ελαφρά μέταλλα όπως τα κράματα αλουμινίου δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν λόγω του χαμηλού σημείου τήξης τους. Αν και τα κεραμικά υλικά έχουν χρησιμοποιηθεί σε ρότορες στροβίλων λόγω του μικρού βάρους και της αντοχής τους σε υψηλή θερμοκρασία, η χρήση τους έχει περιοριστεί από το υψηλό κόστος και την αδυναμία βελτιστοποίησης του σχήματός τους. Προκειμένου να λυθούν αυτά τα προβλήματα, οι Tetsui et al. ανέπτυξε έναν ρότορα στροβίλου TiAl, ο οποίος έχει δοκιμαστεί και αποδειχθεί ότι έχει όχι μόνο καλή αντοχή και απόδοση, αλλά και βελτιωμένη επιτάχυνση του κινητήρα. Αυτό το σχέδιο έχει κυκλοφορήσει με επιτυχία στη σειρά Mitsubishi Lancer Evolution.
