排氣管及消聲(shēng)器(qì)
鈦材在汽車排氣管上的用(yòng)量較大。過去排氣管及(jí)消聲器多采用普通鋼、鋁合(hé)金、纖維增強塑料(FRP)等。排氣溫度>400℃,鈦的耐熱性能比鋁合(hé)金(jīn)的高得多,強度(dù)比鋼的還高。製造排氣管與消聲(shēng)器(qì)必須經過彎曲、冷壓等各種(zhǒng)成形加工,要求材料有良(liáng)好的冷加工成形性能。此外,消聲器(qì)為車體外裝部(bù)件,用鈦合金製(zhì)造顯得更新穎更(gèng)時尚。
排氣(qì)門要求除耐熱、耐磨外,還要不含鉛和鈷,美國汽車公(gōng)司多用(yòng)鈦合金製造進(jìn)、排氣門(mén),進氣(qì)門用的是TC4,排氣門使(shǐ)用Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金。日本汽車公司(sī),賽車的氣門座一般用TC4合金製造,也有用Ti-5Al-2Cr-1Fe合金製造(zào)的。排氣管采用鈦合金尾(wěi)噴管/回氣管(guǎn)構件可不受(shòu)氯鹽和含硫廢氣的腐蝕,甚至(zhì)焊(hàn)縫也不會被腐蝕,且比傳統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(qì)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係統質(zhì)量僅11.8kg,比不鏽鋼的20kg輕了41%,而強度更高了一些。日本大同(tóng)鋼鐵公司研製的(de)Ti-33.5Al-1Nb-0.5Cr-0.5Si合金是一(yī)種良好的製造發動機排氣門(mén)材料(liào),有很好的抗氧化性能和抗蠕變性能,與排氣(qì)門傳統用的馬氏體(tǐ)耐熱鋼和(hé)鎳合金相(xiàng)比,鈦(tài)合金的突出特(tè)點:密度小(xiǎo),耐熱性好(hǎo),同時在540℃以上有更高的(de)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(tài)合金排氣係統的使用期限與車的壽命相同,為12年~14年,不鏽鋼裝置的使用期限(xiàn)隻有8年,因此,使用(yòng)鈦更劃算。鈦合金消聲器的質量一般都<12g,比(bǐ)不鏽鋼的輕40%以上,有助於(yú)提高車的性能,而且消(xiāo)聲器的使用壽命是半永久(jiǔ)性的。鈦及鈦合金是全惰性的,可以完(wán)全回收並不降低等級,在生產過程中也不會帶來任何有害的副產物(wù)。
閥門座圈在賽車及運動車上有著廣泛的應用,2020年全世界(jiè)產量估計超過60萬件,通常用TC4合金製造,可用機械切削法製造,加工費(fèi)不高,而且不需要進(jìn)行專門的表麵處理,日本三菱公司用Ti-5Al-2Cr-1Fe合金製造閥門座圈。
彈簧
從強度、密度(dù)和彈性模(mó)量等方麵綜合考慮,鈦合金是製(zhì)造彈簧的好(hǎo)材料,TC4合金早在近20年(nián)前就用於(yú)製造保時捷(Porsche)917賽車(chē)的彈(dàn)簧;福特汽車公司在賽車上用(yòng)RMI公司βc合金製造的彈簧取代過去的鋼製螺旋形懸掛(guà)彈(dàn)簧,質量下(xià)降53%,但高的生產成本限製了(le)它的廣泛應用。爾後鈦金屬公司(Timet)研製出以Fe、Mo為主(zhǔ)的新型Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al合金,名為低成本β鈦合金LCB(Low Cost Beta),既保持了βc合金的(de)優點,又具有合理的價格,用於製造彈(dàn)簧,可以(yǐ)用原來的鋼彈簧生產設備加工,得到大眾汽車公司的支持(chí),製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(de)是,鈦合金彈簧的(de)高度(dù)比鋼彈簧的矮50%~80%,意味著(zhe)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(jiào)為突出的優點——有高的抗腐(fǔ)蝕性(xìng)能,在標準鹽霧腐(fǔ)蝕疲勞試驗中(zhōng),鋼彈簧的疲勞壽命(mìng)比在空氣中的下降50%,而鈦(tài)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
鈦合金因其抗蝕(shí)性高(gāo)、質量輕和熱(rè)脹係數小等優點,其緊(jǐn)固件(jiàn)在航空航天器製造中(zhōng)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(yòng)緊固件。鈦的導熱性及耐磨性較低,不能在製動葉輪上有所應(yīng)用,但(dàn)因其抗(kàng)蝕性優(yōu)秀,已用於製備製(zhì)動係動連接法蘭盤的密封環及製動襯墊導銷,又因其熱導率小(xiǎo),對製動液也有一定的保護作用。
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