Trong những năm gần đây, với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp ô tô, vấn đề tiêu thụ nhiên liệu, bảo vệ môi trường và an toàn do ô tô gây ra ngày càng được quan tâm. Nhìn về hướng tương lai của ngành công nghiệp ô tô, trọng lượng nhẹ, tiêu thụ nhiên liệu thấp và ít khí thải là chủ đề phát triển. Theo thống kê của cơ quan quốc tế, 60% năng lượng đốt cháy nhiên liệu ô tô được tiêu thụ theo chất lượng riêng của chúng, mặc dù thép mỏng, nhôm, magiê, vật liệu composite ma trận kim loại và vật liệu nhựa dẻo hiện nay có tác dụng giảm trọng lượng của ô tô. một vai trò, nhưng sự xuất hiện của vật liệu titan công nghiệp khiến việc sản xuất ô tô trở thành sự lựa chọn tốt hơn.
Mặc dù hợp kim titan đã được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, hóa dầu và hải quân, nhưng ứng dụng trong ngành ô tô vẫn đang phát triển chậm. Từ năm 1956, General Motors Hoa Kỳ đã phát triển thành công chiếc ô tô hoàn toàn bằng titan đầu tiên, phụ tùng ô tô bằng titan cho đến những năm 1980 mới đạt đến mức sản xuất hàng loạt, những năm 1990 với những chiếc xe hơi sang trọng, xe thể thao, xe đua nhu cầu tăng dần qua từng năm, titan các bộ phận đã được phát triển nhanh chóng. 1990 lượng titan ô tô trên thế giới chỉ 50 tấn Năm 1997 đạt 500 tấn năm 2002 đạt 1.100 tấn năm 2009 đạt Năm 1990 lượng titan sử dụng trong ô tô trên thế giới chỉ 50 tấn, năm 1997 đạt 500 tấn, năm 2002 đạt 1.100 t, vào năm 2009 nó đạt tới 3,{21}}t và dự kiến lượng titan được sử dụng trong ô tô trên thế giới sẽ vượt quá 5,{23}}t vào năm 2015.
1. Thanh nối động cơ
Hợp kim titan là lý tưởng cho thanh kết nối. Thanh kết nối động cơ làm bằng hợp kim titan có thể giảm khối lượng động cơ một cách hiệu quả, nâng cao hiệu suất sử dụng nhiên liệu và giảm lượng khí thải. So với thanh kết nối bằng thép, thanh kết nối titan có thể giảm khối lượng {{0}}%. Ứng dụng của thanh kết nối titan lần đầu tiên được thể hiện trên động cơ Ferrari 3.5LV8 và Acura NSX mới ở Ý. Vật liệu được sử dụng trong thanh nối hợp kim titan chủ yếu là Ti-6Al-4V, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-3 Al-2.0V và Ti-4Al-4Mo-Sn-0.5Si, v.v. Các vật liệu hợp kim titan khác, chẳng hạn như Ti-4Al{{ 18}}Si-4Mn và Ti-7M-4Mo, cũng đang được phát triển để sử dụng trong các thanh nối.
2. Van động cơ
Van động cơ ô tô làm bằng hợp kim titan không chỉ có thể làm giảm chất lượng và kéo dài tuổi thọ mà còn giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và cải thiện độ tin cậy của ô tô. Van titan so với van thép, chất lượng có thể giảm từ 30% đến 40%, tốc độ giới hạn động cơ có thể tăng 20%. Đối với các ứng dụng hiện nay, vật liệu của van nạp chủ yếu là Ti-6Al-4V và vật liệu của van xả chủ yếu là Ti-6242S. Thông thường Sn và Al được thêm vào với nhau để có độ giòn thấp hơn và độ bền cao hơn; Việc bổ sung Mo có thể cải thiện các đặc tính xử lý nhiệt của hợp kim titan, tăng cường độ bền của hợp kim titan làm nguội và lão hóa, đồng thời tăng độ cứng. Các hợp kim titan khác có tiềm năng phát triển là:
(1) van nạp có thể được sử dụng Ti{1}}S, đặc tính của nó tương đương với Ti-6Al-4V và rẻ hơn.
(2) có thể sử dụng cửa xả Ti-6Al-2Sn-4.0Zr-0.4-Mo-0 .45Si, do hàm lượng Mo thấp hơn nên khả năng kháng tiềm ẩn của nó cao hơn Ti-6242S, khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ lên tới 600 độ.
(3) có thể sử dụng van xả -TiAl, có khả năng chịu nhiệt độ cao và trọng lượng nhẹ, nhưng việc xử lý không phù hợp với phương pháp rèn truyền thống, chỉ thích hợp cho việc đúc và gia công luyện kim bột.
3. Ghế lò xo van
Độ bền cao và khả năng chống mỏi là ghế lò xo van phải có tính năng của hợp kim titan cho loại hợp kim xử lý nhiệt, có thể được xử lý lão hóa bằng dung dịch rắn để đạt được độ bền cao, vật liệu phù hợp tương ứng hơn là Ti - 15V {{1 }}Cr - 3Al - 3Sn và Ti - 15Mo - 3Al - 2.7Nb - 0.2Si. Mitsubishi Motors trong sản xuất ô tô trên quy mô lớn sử dụng ghế lò xo van hợp kim titan TI-22V - 4Al, van hợp kim titan TI-22V - 4Al ghế lò xo là vật liệu phù hợp nhất. Ghế lò xo van hợp kim titan 4Al, so với chốt thép nguyên bản giúp giảm khối lượng 42%, bộ truyền động van giảm quán tính của khối lượng 6%, tốc độ tối đa của động cơ tăng thêm 300 vòng/phút.
4. Lò xo hợp kim titan
Titan và các hợp kim của nó có mô đun đàn hồi thấp so với vật liệu thép, giá trị σs/E lớn, thích hợp để chế tạo các bộ phận đàn hồi. So với lò xo thép ô tô, với tiền đề là có cùng độ đàn hồi, chiều cao của lò xo titan chỉ bằng 40% lò xo thép và chất lượng chỉ bằng 30% đến 40% lò xo thép, giúp dễ dàng thiết kế ô tô. thân hình. Ngoài ra, hợp kim titan có hiệu suất mỏi tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn có thể cải thiện tuổi thọ của lò xo. Hiện nay, vật liệu hợp kim titan có sẵn để sản xuất lò xo ô tô là Ti-4.5Fe6.8Mo-1.5Al và Ti-13V11C-3Al, v.v.
5. Bộ tăng áp
Bộ tăng áp có thể cải thiện hiệu suất đốt cháy của động cơ và tăng cường công suất và mô-men xoắn của động cơ. Rôto tuabin của bộ tăng áp cần làm việc lâu dài trong khí thải có nhiệt độ cao trên 850 độ nên đòi hỏi khả năng chịu nhiệt tốt. Không thể sử dụng các kim loại nhẹ thông thường như hợp kim nhôm do nhiệt độ nóng chảy thấp. Mặc dù vật liệu gốm đã được sử dụng trong rôto tuabin vì trọng lượng nhẹ và khả năng chịu nhiệt độ cao nhưng việc sử dụng chúng bị hạn chế do chi phí cao và không có khả năng tối ưu hóa hình dạng. Để giải quyết những vấn đề này, Tetsui et al. đã phát triển rôto tuabin TiAl, đã được thử nghiệm và chứng minh là không chỉ có độ bền và hiệu suất tốt mà còn cải thiện khả năng tăng tốc của động cơ. Thiết kế này đã được thương mại hóa thành công trên dòng Mitsubishi Lancer Evolution.
