排氣管及消聲器(qì)
鈦材在(zài)汽車排氣(qì)管上的用量較大。過去排氣管及(jí)消聲器多采用普通鋼、鋁合金、纖維增強塑(sù)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。製(zhì)造排氣管與消聲器必(bì)須經過彎曲、冷壓等各(gè)種成形加工,要求材料(liào)有良(liáng)好的冷加工成形性能。此外,消聲器為車體(tǐ)外裝部件,用鈦合金製造顯(xiǎn)得更新穎更(gèng)時尚。
排氣門要求除耐熱、耐磨外,還要不含(hán)鉛(qiān)和(hé)鈷,美國汽車公(gōng)司多用(yòng)鈦合(hé)金製造進、排氣門,進(jìn)氣門用的是TC4,排氣門使用Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金。日本汽車(chē)公司,賽車的氣門座一般用(yòng)TC4合金製造,也有用Ti-5Al-2Cr-1Fe合金製(zhì)造的。排氣管采用鈦合金尾噴管/回(huí)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(tǒng)的不鏽鋼排氣係統輕8.2kg,改善了燃油效率,加快了提速能力,縮短了製動(dòng)距離。
鈦合金消聲器質量僅5kg~6kg,比不鏽鋼製的輕得多,日本汽車的消聲器幾乎已全部鈦(tài)合金化了(le)。美國通用汽車公司(GM)雪佛萊汽車的鈦消聲(shēng)器和尾氣管係統質量僅11.8kg,比不鏽鋼的20kg輕了41%,而(ér)強度更高了一些(xiē)。日本大同鋼鐵公司研製的Ti-33.5Al-1Nb-0.5Cr-0.5Si合金是一(yī)種(zhǒng)良好(hǎo)的製造發動機排氣門材料,有(yǒu)很好的抗氧化性能和抗蠕(rú)變性能,與排氣門傳(chuán)統用的馬(mǎ)氏(shì)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(hǎo),同(tóng)時在540℃以上(shàng)有更高的強度,而且抗蠕變性能比鎳合金的高,還(hái)有良好的抗磨性能。
實際使用證(zhèng)明(míng),鈦合金排氣係統的使用期限與車的壽(shòu)命(mìng)相同,為12年~14年,不(bú)鏽鋼裝置的使用(yòng)期限隻有(yǒu)8年,因此,使用鈦更劃算。鈦合(hé)金消聲器的質量一般都<12g,比不鏽鋼的(de)輕(qīng)40%以上,有助(zhù)於提高車的性能,而且(qiě)消聲(shēng)器的使用壽命是半(bàn)永久性的。鈦及鈦合金是全惰性(xìng)的,可以完全(quán)回收並不降低等級,在生(shēng)產過程中(zhōng)也不會帶來任(rèn)何有害的副產物。
閥(fá)門座(zuò)圈在賽車及運動(dòng)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合金製造(zào),可用機械切削法製造,加工費不高,而且不需要進(jìn)行專門的表麵處理,日本三菱公司用(yòng)Ti-5Al-2Cr-1Fe合金製造閥門(mén)座圈。
彈簧
從強度、密度和彈(dàn)性模量等方麵綜合考慮,鈦合金(jīn)是製(zhì)造彈簧的好材(cái)料(liào),TC4合金早在近20年前就(jiù)用於製造(zào)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合金製造的彈簧取代過去的鋼製螺旋形懸掛彈簧,質量下降53%,但高的生產成本限製了它的廣泛應用。爾後(hòu)鈦金屬公司(Timet)研製出以Fe、Mo為主(zhǔ)的新型Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al合金,名(míng)為低成本β鈦(tài)合金LCB(Low Cost Beta),既保持了βc合金的優點(diǎn),又具有合理的價格,用於(yú)製造彈(dàn)簧,可以用原來(lái)的鋼彈簧生(shēng)產設備加工,得到大眾汽車公司的(de)支持,製造的彈簧比(bǐ)鋼的輕了1/3,且比原來β鈦合金的價格下(xià)降了50%,更難能可貴的是(shì),鈦合(hé)金彈簧的高度比鋼彈(dàn)簧的矮50%~80%,意味著可以獲得更大的乘坐和載(zǎi)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(fǔ)蝕疲勞試驗中,鋼彈簧的疲勞壽命(mìng)比在空氣中(zhōng)的下(xià)降50%,而(ér)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麵處理。
緊固件和製動器
鈦合金因其(qí)抗蝕性高、質量(liàng)輕和熱脹係數小等優點,其緊固件在航空航天器製(zhì)造中獲得了較為廣泛的應用,如果其生產成本(běn)有較大的下降,也(yě)會(huì)成為轎車的常用(yòng)緊(jǐn)固件。鈦的導熱性及耐磨性較低,不能在製動葉輪上有所應用,但因其抗蝕性優秀,已用於製備製動係動連接法蘭盤的密封環及製動襯墊導銷,又因其熱導(dǎo)率小,對製動液也有一定的保護作用。
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