钛合金在汽车应用中的新思路

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钛合金在汽车应用中的新思路

目前，降低成本是汽车工业用钛合金的主要研究方向。针对汽车工业用钛合金成本分布的特点，材料研发工作本文主要从以下两个方面来达到降低成本的目的：开发新型低成本合金体系和使用新型加工制备技术。

1.新型低成本钛合金体系。各国工作者研发新型低成本钛合金体系，主要着眼以下方面：使用廉价合金元素的合金设计和改善加工特性的合金设计。其中代表有日本和美国，我国国内也成功开发出了两种低成本钛合金，即Ti8LC与Ti12LC。在车用低成本钛合金成分设计中，常使用的廉价合金元素有Fe、Cr、Si、Al等。

2.新型加工制备技术。钛合金材料在生产过程中加工成本占总成本的60%以上，因此在降低成本方面，怎样降低钛合金的加工成本成为重点研究的方向。这方面的研究主要分为两方面：一是改进传统铸锻工艺，二是采用粉末冶金近净成形技术。

钛金属具有密度小、比强度高、耐蚀性好的优点，汽车采用钛材料可极大地减轻车身质量，降低燃料消耗，提高发动机的工作效率，改善环境和降低噪声。但是昂贵的价格，使得钛合金在汽车工业中只能在豪华车型和跑车上有一些应用，在普通汽车上鲜有应用。因此，研究与开发适应市场需要的低成本钛合金是推动其应用于普通家用汽车的关键。在新型锻造工艺研制开发中，冷锻法是目前钛合金制造汽车零部件最寄予希望的方法之一。β钛合金在常温下变形阻力小，切削加工成形好，是可以进行冷锻造的材料，目前日本已经开发出三种冷变形的β钛合金。β钛合金也有一些不足，在冷锻时容易产生不均匀变形，且容易粘附在模具上，因此用冷锻技术量产β钛合金零部件还需要进一步的探索与开发。

汽车燃料燃烧能量的60%消耗于自身质量，尽管目前高强度薄钢板、铝材、镁材、金属基复合材料及塑料树脂类材料在减轻汽车重量方面已经发挥了作用，但是工业用钛材料的出现使得汽车制造有了更好的选择。多件式钛合金轮毂有两件式和三件式，轮毂的几个部分分别用锻造和旋压工艺制造，然后用钛螺栓联接，这些产品质量轻、强度高、性能优越，但是价格昂贵，目前主要用于各类锦标赛赛车和高档豪华汽车。在全球各类级别的车赛中，无论是汽车还是摩托车，无论是在何种条件下，要求车辆能在短短的3s内将车速从零加速到100km/h，因此轮毂需要在赛道上能够承受由于极高的横向加速度、极高的运行速度和恶劣的条件而产生的超负荷运行状态，以及轮胎强烈的磨损而产生的温升造成的影响，在这种环境中多件式铝轮毂经受住了各种艰苦环境的考验。尽管产品质量轻，由于采用了先进的制造工艺技术，产品结构强度高，多件式的组合造型给人以厚实坚固的感觉。