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MID YEAR SUMMARY

钛及钛合金具有密度小、机械性能优异、生物相容性好、耐腐（fǔ）蚀（shí）、耐高温、低温韧性好等特点, 目前已被大量应用于汽车制造领域（yù）。

钛合金密度只有钢（gāng）的60%,而强度可以（yǐ）达到800MPa以上, 在500℃左右（yòu）仍然保持良好的机械性能, 且焊接和成形性能都（dōu）较好, 在20多年以前就已经被应用于赛车的制造上, 大幅减轻了赛车发（fā）动机的质量（liàng）, 同（tóng）时提高了发动机性能。

目前, 汽车制造中所使用的钛（tài）合（hé）金零部件主要分布在汽车排气（qì）系统、发（fā）动机系统、传动和减振系统以及车体（tǐ）框架部分。

1. 排气系统

汽车排气系统材料要（yào）求具（jù）有较好的高温力学性能和耐S、Cl元素（sù）腐（fǔ）蚀性能（néng）。传统的排（pái）气门组件都是由不锈钢制备的, 但是人们发现钛合（hé）金在性（xìng）能方（fāng）面更加适合用作排气门材料。

在新型的雪（xuě）佛兰CorvetteZ206汽车上使用的钛制（zhì）回气管, 有效地避免了不锈钢管上出现的点蚀和焊缝锈蚀（shí）等问题, 同时还提高了燃油的燃烧效率和加速能力, 缩短了制动距离。

美国***大的钛材制造商Timet一（yī）直致力于钛合金排气系统的研发与制造, 日本多家公司也开展了相关的研制工作, 目前, 富士重工株式（shì）会社已经限量生产了440套（tào）钛合金车（chē）用排气管。

2. 发动机系统

汽车（chē）发动机系统是（shì）汽车领域使用钛合（hé）金***多的部件（jiàn），钛合金在发动机系统上的应（yīng）用主（zhǔ）要（yào）有气门、连（lián）杆、曲轴、气（qì）门座等零部件。

公司由一群才（cái）华横溢（yì）经验丰富的熟练操作车、铣、磨、电火花、线切割、数控设（shè）备操作人员和经验（yàn）丰富（fù）的模具设计、装配（pèi）高级工程师组成的员工队（duì）伍，全面实现（xiàn）计算（suàn）机辅助设计（PRE/UG./SLIDWORK）及计算机制造加工（gōng）系统（CAD/CAE/CAM），运用******的制造工艺（yì）和完善的质（zhì）量控制流程，北京铝（lǚ）合金零件加工,北京（jīng）军工零件加（jiā）工产品质量（liàng）严格按照ISO9000质量（liàng）体系标准执行。

日本（běn）本田汽车公司在NSX赛车V-6发动机中使用了锻造（zào）钛（tài）连杆；三菱汽车公司制造的高容量、四缸发动机中（zhōng）使用了钛气门弹簧座, 保时捷汽（qì）车（chē）中也使用了钛连杆。

(1) 气门

钛合金气门方面, 美国和日本都进行了大量的研（yán）究工作, 美国目前普遍使用Ti-6Al-4V合金制造进气门, 使（shǐ）用Ti-6Al-2Sn-4Zr-2M o合金制造排气门;而日本丰田公司则使用Ti-6Al-4V/TiB合金制备进气门,使用Ti-Al-Zr-Sn-Mo-Nb-Si/TiB合金制备排气门。这几类钛合金都具有较好的高温力学性能、抗氧化和抗蠕（rú）变性能, 有（yǒu）效改善了发动机性能, 提高了汽车（chē）速度。

(2) 气门座

钛合金气门座在赛（sài）车和运动汽车上已得到广泛的应用, 每年（nián）生产25万套以（yǐ）上, 主要采用Ti-6Al-4V或Ti-5Al-2Cr-1Fe合金制备,由于（yú）气门座形状比较简单, 所以在机械加工方面要求不高（gāo）, 且不需要特殊的表面处（chù）理, 成本较便宜（yí）, 在汽车减重方面效果明显。

(3) 连杆

钛合金连杆的使用能够有效减（jiǎn）轻发动机的质量, 提高汽车（chē）性能。目前主要（yào）的制（zhì）备材料为Ti-6Al-4V合金。日本大同株（zhū）式会（huì）社目前正在开发一种两相（xiàng）钛合金Ti-3Al-2V-0.2Si-0.47Ce-0.27La,该（gāi）合金具有良（liáng）好的（de）切削性, 在力学性能、疲劳性能和耐腐蚀性方面也（yě）较为优（yōu）异, 期望用在发动机的急加速、急减速的（de）连杆部件上。

(4) 曲轴

钛合（hé）金曲轴目前虽然没有得到（dào）广泛的应用, 但是日本专门开发的Ti-3Al-2.5V合金已经在本田赛车上面得到验证, 在有效减轻质量的（de）同时, 将发动机转（zhuǎn）速提（tí）高了700r/min,证明了钛合金曲（qǔ）轴的优越性。同时（shí）, 日本已经在试制（zhì）Ti-5Al-2Cr-Fe合金曲轴, 期望钛合金在曲轴部（bù）件上得到（dào）更加（jiā）广泛的应用（yòng）。

3. 减振系统

汽车减振（zhèn）悬挂系统的核心部件就是悬簧。钛合金相比于一般（bān）汽车弹簧用钢而言, 具（jù）有更（gèng）高的比强度和更低的切变模量, 抗疲劳强度也较高, 更（gèng）加适合（hé）用作制造汽车减振弹簧。由于弹簧（huáng）的挠度和圈数（shù）呈正比, 与材料（liào）的切变模量呈反比, 因（yīn）此（cǐ）, 钛合金弹簧在达到相（xiàng）同弹簧反应的情况下, 比钢制弹簧需要更少（shǎo）的圈数, 有效减轻了弹簧质量, 节约了空间。

同时, 钛合金弹簧还能够有效提高弹簧的共振频率（lǜ）, 提高其使用寿命。目前大部分的钛合金弹簧都是用单相β钛合金制备。德（dé）国大众公司已经在部分汽车上使用了Lupo FSI钛合金（jīn）齿（chǐ）轮弹簧, 用量（liàng）约为3500辆。

4. 车（chē）体框架

车体框架部件方面, 钛合金较高的比强度, 较低的密度以及（jí）良好的耐蚀性能, 都说明（míng）其是良好的车体框架制备材料（liào）。目前, 已经有汽车公司在车档支架、制动器卡钳活（huó）塞等部件上使用钛合金。变速（sù）器部件中, 日本目（mù）前正在开发一种高旋压成型法制备钛合金外壳的工艺, 与钢制外壳相比, 钛合金外（wài）壳更好地减轻飞轮的冲击, 缓冲效果更好。

另外, 钛合金还在汽车紧固件等部件上得到了应用, 随着钛合金制备工艺和汽车工业（yè）的不断发（fā）展, 钛合金必（bì）将在汽车零部件上得到更多（duō）的（de）应用。

5. 钛合金对汽（qì）车轻量化的意义

国外（wài）研究机构测算发现,当汽车整备质量下（xià）降10%, 油耗可降低（dī）6%~8%。还有研究表明, 汽车每减重91kg,平均每升燃油可多行驶0.43km。因此, 随着（zhe）我国经济的不断发（fā）展, 汽车保有量的（de）不断（duàn）增加, 汽车轻量化已经成为（wéi）减少能源消耗, 降低空气（qì）污染的（de）重要途径之一。

钛及钛合金材料因其出色的物理化学（xué）性能, 目（mù）前（qián）在汽车零部件中得到了大量应用。钛材料的使（shǐ）用不仅有效（xiào）提高了汽车的性能（néng）和安全系数, 还在汽车轻量化方面发挥了重要作用, 有效减轻（qīng）了（le）汽车（chē）整（zhěng）备质（zhì）量, 降低了燃油消耗（hào）。

汽车排气系统采（cǎi）用钛制（zhì）尾喷管-回气管组件相比于传统不锈（xiù）钢（gāng）系统, 大约能够（gòu）减重8.2kg。而发动机零部件中气门、连杆等部件使用钛合（hé）金制品替（tì）代传统钢和铸铁材料都能够有效减轻发动机质量。

根据日本汽车行业的研究, 汽（qì）车动力阀使用约0.8kg的钛材料零件相当于20kg钢制零件所达到的效果（guǒ）;每一个钛制（zhì）气门座相比于钢制气门座能够减轻10g左右的质量;连杆和曲轴用于钛合金, 对减轻发动机质量***为有效。

减振系统上面, 每个钛（tài）合金弹簧可比钢制弹簧减轻60%以上的质（zhì）量, 以每辆车4个悬簧计算, 换用钛合金弹簧之后, 每辆车可减重9~13.6kg。另（lìng）外, 钛合金消音器的质（zhì）量只有5~6kg, 比不锈（xiù）钢消音器轻了40%。

以普通中型轿（jiào）车为例, 如果（guǒ）用现有的钛合金汽车零件替换掉传统的零件,汽车整备质量将由（yóu）原来的1500kg左右减重至1000kg左右, 减重率（lǜ）可达30%, 综合油耗可降低20%以上, 这（zhè）将大大减少全世界的燃油消耗, 有效缓（huǎn）解能源紧缺和环境污染的问（wèn）题。

以上数（shù）据显示, 钛合金（jīn）的使用在汽车轻量化方面效果明显, 在现代汽车工业中, 应不断开发（fā）钛及钛合金在汽（qì）车零部件中的应用技术, 提高钛合（hé）金在汽车上的应用（yòng）比例。

目（mù）前钛（tài）合金在我国（guó）汽车行（háng）业中的（de）应用还只是处于尝试阶段。存（cún）在的（de）主要问题是钛合金（jīn）材料成本过高, 零部（bù）件不易加工等。

因此, 未来的主（zhǔ）要任务应该是通过开发廉价的钛合金材料, 降低钛合金原材料的（de）生产成本等方式, 降低钛合金零部件价格, 通过改善加工工（gōng）艺（yì）提高钛合金零部件的加工效率。

国外的经验表明, 只有汽车设计制（zhì）造方和钛合金研制方联合,才能为汽（qì）车提供更加优（yōu）质的钛合（hé）金材料。

相信随着研发工作的不断深入, 钛（tài）及钛（tài）合金在我国的现代汽车工业中必将发挥越来越重要的作用, 推动汽车工业的不断发展。

END