In den letzten Jahren sind mit der rasanten Entwicklung der Automobilindustrie die von Automobilen verursachten Probleme des Kraftstoffverbrauchs, des Umweltschutzes und der Sicherheit immer wichtiger geworden. Mit Blick auf die zukünftige Ausrichtung der Automobilindustrie sind Leichtbau, geringer Kraftstoffverbrauch und weniger Emissionen das Entwicklungsthema. Nach Angaben internationaler Behörden werden 60 % der Verbrennungsenergie für Automobilkraftstoffe in ihrer eigenen Qualität verbraucht, obwohl die aktuellen hochfesten dünnen Stahl-, Aluminium-, Magnesium-, Metallmatrix-Verbundwerkstoffe und Kunststoffharzmaterialien zur Gewichtsreduzierung des Autos beigetragen haben eine Rolle, aber das Aufkommen industrieller Titanmaterialien macht den Automobilbau zu einer besseren Wahl.
Obwohl Titanlegierungen in der Luft- und Raumfahrt-, Petrochemie- und Schifffahrtsindustrie weit verbreitet sind, entwickelt sich die Anwendung in der Automobilindustrie nur langsam. Ab 1956 entwickelte der US-Konzern General Motors erfolgreich das erste Volltitan-Auto, Titan-Autoteile, bis in den 1980er Jahren das Niveau der Massenproduktion erreicht wurde. In den 1990er Jahren stieg die Nachfrage nach Titan von Jahr zu Jahr für Luxusautos, Sportwagen und Rennwagen Teile haben eine schnelle Entwicklung. 1990 erreichte die weltweite Menge an Titan in Automobilen nur 50 Tonnen im Jahr 1997, erreichte 2002 500 Tonnen und erreichte 1.100 Tonnen im Jahr 2009. Im Jahr 1990 betrug die in Automobilen weltweit verwendete Menge an Titan nur 50 Tonnen, 1997 erreichte sie 500 Tonnen und im Jahr 2002 erreichte sie 1.100 Tonnen t, im Jahr 2009 erreichte sie 3.000t, und es wird erwartet, dass die Menge des in Automobilen weltweit verwendeten Titans im Jahr 2015 5.000t überschreiten wird.
1. Motorpleuel
Titanlegierungen eignen sich hervorragend für Pleuel. Motorpleuel aus Titanlegierung können die Motormasse effektiv reduzieren, die Kraftstoffeffizienz verbessern und die Abgasemissionen reduzieren. Im Vergleich zu Stahlpleueln können Titanpleuel die Masse um {{0}} % reduzieren. Die Anwendung von Titanpleueln wurde erstmals in den neuen Motoren Ferrari 3.5LV8 und Acura NSX in Italien demonstriert. Die in Titanlegierungs-Pleuelstangen verwendeten Materialien sind hauptsächlich Ti-6Al-4V, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-3 Al-2.0V und Ti-4Al-4Mo-Sn-0.5Si usw. Andere Titanlegierungsmaterialien wie Ti-4Al{{ 18}}Si-4Mn und Ti-7M-4Mo werden ebenfalls für den Einsatz in Pleueln entwickelt.
2.Motorventil
Aus Titanlegierung gefertigte Motorventile für Kraftfahrzeuge können nicht nur die Qualität verringern und die Lebensdauer verlängern, sondern auch den Kraftstoffverbrauch senken und die Zuverlässigkeit des Fahrzeugs verbessern. Bei Titanventilen kann im Vergleich zu Stahlventilen die Qualität um 30 bis 40 % reduziert werden, die Motorgrenzdrehzahl kann um 20 % erhöht werden. Was aktuelle Anwendungen betrifft, wird das Material des Einlassventils von Ti-6Al-4V dominiert, und das Material des Auslassventils wird von Ti-6242S dominiert. Normalerweise werden Sn und Al zusammengegeben, um eine geringere Sprödigkeit und eine höhere Festigkeit zu erreichen; Durch die Zugabe von Mo können die Wärmebehandlungseigenschaften der Titanlegierung verbessert, die Festigkeit der abschreckenden und alternden Titanlegierung gestärkt und gleichzeitig die Härte erhöht werden. Weitere Titanlegierungen mit Entwicklungspotenzial sind:
(1) Für das Einlassventil kann Ti-62S verwendet werden, dessen Eigenschaften denen von Ti-6Al-4V entsprechen und billiger sind.
(2) Ablufttür kann verwendet werden Ti-6Al-2Sn-4.0Zr-0.4-Mo-0 .45Si, aufgrund des geringeren Mo-Gehalts, daher bessere Beständigkeit gegen latenten Widerstand als Ti-6242S, Oxidationsbeständigkeit bei Temperaturen bis zu 600 Grad.
(3) Auslassventil kann verwendet werden - TiAl, das eine hohe Temperaturbeständigkeit und ein geringes Gewicht aufweist, aber die Verarbeitung ist nicht für die traditionelle Schmiedemethode geeignet, sondern nur für die Guss- und Pulvermetallurgieverarbeitung.
3. Ventilfedersitz
Hohe Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit bedeuten, dass der Ventilfedersitz die Leistung einer Titanlegierung für eine Wärmebehandlungslegierung aufweisen muss. Eine Alterungsbehandlung in fester Lösung kann durchgeführt werden, um eine hohe Festigkeit zu erzielen. Die entsprechend besser geeigneten Materialien sind Ti - 15V {{1 }}Cr - 3Al - 3Sn und Ti - 15Mo - 3Al - 2.7Nb - 0.2Si. Mitsubishi Motors nutzt bei der Produktion von Automobilen in großem Maßstab den Ventilfedersitz aus Titanlegierung TI-22V - 4Al und das Ventil aus Titanlegierung TI-22V - 4Al Federsitz ist das am besten geeignete Material. Ventilfedersitz aus 4Al-Titanlegierung, im Vergleich zur Original-Stahlverriegelung, um die Masse um 42 % zu reduzieren, der Ventiltrieb reduziert die Massenträgheit um 6 %, die Höchstgeschwindigkeit des Motors erhöht sich um 300 U/min.
4. Feder aus Titanlegierung
Titan und seine Legierungen haben im Vergleich zu Stahlmaterialien einen niedrigen Elastizitätsmodul, der σs/E-Wert ist groß und eignet sich für die Herstellung elastischer Komponenten. Im Vergleich zu Autofedern aus Stahl beträgt die Höhe von Titanfedern unter der Voraussetzung der gleichen Elastizitätsarbeit nur 40 % der Stahlfedern und die Qualität nur 30 bis 40 % der Stahlfedern, was die Konstruktion des Autos erleichtert Körper. Darüber hinaus können hervorragende Ermüdungseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit der Titanlegierung die Lebensdauer der Feder verbessern. Derzeit stehen als Titanlegierungsmaterialien für die Herstellung von Automobilfedern Ti-4.5Fe6.8Mo-1.5Al und Ti-13V11C-3Al usw. zur Verfügung.
5.Turbolader
Ein Turbolader kann die Verbrennungseffizienz des Motors verbessern und die Leistung und das Drehmoment des Motors steigern. Der Turbinenrotor des Turboladers muss lange Zeit im Abgas mit einer hohen Temperatur von über 850 Grad arbeiten und erfordert daher eine gute Hitzebeständigkeit. Herkömmliche Leichtmetalle wie Aluminiumlegierungen können aufgrund ihres niedrigen Schmelzpunktes nicht verwendet werden. Obwohl keramische Materialien aufgrund ihres geringen Gewichts und ihrer hohen Temperaturbeständigkeit in Turbinenrotoren verwendet wurden, war ihre Verwendung durch hohe Kosten und die Unfähigkeit, ihre Form zu optimieren, begrenzt. Um diese Probleme zu lösen, haben Tetsui et al. hat einen TiAl-Turbinenrotor entwickelt, der nachweislich nicht nur eine gute Haltbarkeit und Effizienz, sondern auch eine verbesserte Motorbeschleunigung aufweist. Dieses Design wurde erfolgreich in der Mitsubishi Lancer Evolution-Serie kommerzialisiert.
