Останніми роками, у зв'язку зі швидким розвитком автомобільної промисловості, проблеми споживання палива, захисту навколишнього середовища та безпеки, створюваної автомобілями, стають все більш стурбованими. Дивлячись уперед на майбутнє автомобільної промисловості, легка вага, низьке споживання палива та менші викиди є темою розвитку. Згідно зі статистичними даними міжнародних авторитетів, 60% енергії згоряння автомобільного палива споживається у власній якості, хоча нинішня високоміцна тонка сталь, алюміній, магній, композитні матеріали з металевою матрицею та пластикові смоляні матеріали відіграли роль у зменшенні ваги автомобіля. роль, але поява промислових титанових матеріалів робить виробництво автомобілів кращим вибором.
Хоча титановий сплав широко використовується в аерокосмічній, нафтохімічній та військово-морській промисловості, але застосування в автомобільній промисловості розвивається повільно. З 1956 року General Motors Сполучених Штатів успішно розробила перший повністю титановий автомобіль, титанові автозапчастини до 1980-х років, щоб досягти рівня масового виробництва, 1990-ті роки з розкішними автомобілями, спортивними автомобілями, гоночними автомобілями попит зростає з кожним роком, титан частини отримали швидкий розвиток. У 1990 році обсяг автомобільного титану в світі становив лише 50 т, у 1997 р. досяг 500 т, у 2002 р. – 1100 т, у 2009 р. – досягти У 1990 р. кількість титану, що використовується в автомобілях у світі, становила лише 50 т, у 1997 р. – 500 т, у 2002 р. – 1100 т. т, у 2009 році він досяг 3,000т, і очікується, що кількість титану, який використовується в автомобілях у світі, перевищить 5,000т у 2015 році.
1. Шатуни двигуна
Для шатунів ідеально підходять титанові сплави. Шатуни двигуна, виготовлені з титанового сплаву, можуть ефективно зменшити масу двигуна, підвищити паливну ефективність і зменшити викиди вихлопних газів. У порівнянні зі сталевими шатунами титанові шатуни можуть зменшити масу на {{0}}%. Застосування титанових шатунів було вперше продемонстровано в нових двигунах Ferrari 3.5LV8 і Acura NSX в Італії. У шатунах із титанового сплаву використовуються переважно Ti-6Al-4V, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-3 Al-2.0V і Ti-4Al-4Mo-Sn-0.5Si тощо. Інші матеріали з титанових сплавів, наприклад Ti-4Al{{ 18}}Si-4Mn і Ti-7M-4Mo також розробляються для використання в шатунах.
2. Клапан двигуна
Клапани автомобільних двигунів з титанового сплаву дозволяють не тільки знизити якість і продовжити термін служби, але також зменшити витрату палива і підвищити надійність автомобіля. Титанові клапани порівняно зі сталевими клапанами можуть знизити якість на 30-40%, граничну швидкість двигуна можна збільшити на 20%. Що стосується поточних застосувань, матеріал впускного клапана домінує Ti-6Al-4V, а матеріал випускного клапана — Ti-6242S. Зазвичай Sn і Al додають разом, щоб отримати меншу крихкість і більшу міцність; додавання Mo може покращити властивості термічної обробки титанового сплаву, посилити міцність загартування та старіння титанового сплаву, і в той же час збільшити твердість. Інші титанові сплави з потенціалом розвитку:
(1) для впускного клапана можна використовувати Ti-62S, його характеристики еквівалентні Ti-6Al-4V і дешевші.
(2) Витяжні двері можна використовувати Ti-6Al-2Sn-4.0Zr-0.4-Mo-0 .45Si через нижчий вміст Mo, тому його стійкість до прихованої стійкості, ніж Ti-6242S, краща, стійкість до окислення до температури 600 градусів.
(3) можна використовувати випускний клапан -TiAl, який має високу термостійкість і малу вагу, але обробка не підходить для традиційного методу кування, підходить лише для обробки лиття та порошкової металургії.
3. Сідло пружини клапана
Висока міцність і стійкість до втоми полягає в тому, що сідло пружини клапана повинно мати продуктивність титанового сплаву для термічної обробки типу сплаву, може бути обробленим старінням у твердому розчині для отримання високої міцності, відповідними більш придатними матеріалами є Ti - 15V {{1 }}Cr - 3Al - 3Sn і Ti - 15Mo - 3Al - 2.7Nb - 0.2Si. Mitsubishi Motors у виробництві автомобілів у великих масштабах використовує TI-22V - 4сиділо пружини клапана з титанового сплаву Al, клапан TI-22V - 4Al титанового сплаву пружинне сидіння є найбільш підходящим матеріалом. Сидіння пружини клапана з титанового сплаву 4Al порівняно з оригінальною сталевою засувкою зменшує масу на 42%, клапанний механізм зменшує інерцію маси на 6%, максимальна швидкість двигуна збільшена на 300 об/хв.
4. Пружина з титанового сплаву
Титан і його сплави мають низький модуль пружності порівняно зі сталевими матеріалами, значення σs/E велике, придатне для виготовлення пружних компонентів. У порівнянні зі сталевими автомобільними пружинами, за умови такої ж еластичності, висота титанових пружин становить лише 40% сталевих пружин, а якість становить лише 30-40% сталевих пружин, що полегшує дизайн автомобіля тіло. Крім того, відмінні показники втоми та стійкість до корозії з титанового сплаву можуть збільшити термін служби пружини. Наразі титанові сплави доступні для виготовлення автомобільних пружин: Ti-4.5Fe6.8Mo-1.5Al і Ti-13V11C-3Al тощо.
5.Турбокомпресор
Турбокомпресор може підвищити ефективність згоряння двигуна та збільшити потужність і крутний момент двигуна. Ротор турбіни турбокомпресора повинен працювати протягом тривалого часу при високій температурі вихлопних газів вище 850 градусів, тому він вимагає хорошої термостійкості. Звичайні легкі метали, такі як алюмінієві сплави, не можна використовувати через їх низьку температуру плавлення. Хоча керамічні матеріали використовувалися в роторах турбін через їх малу вагу та стійкість до високих температур, їх використання було обмежене високою вартістю та неможливістю оптимізувати їх форму. Щоб вирішити ці проблеми, Tetsui et al. розробив ротор турбіни TiAl, який був випробуваний і підтвердив, що він має не тільки високу довговічність і ефективність, але й покращене прискорення двигуна. Ця конструкція була успішно реалізована в серії Mitsubishi Lancer Evolution.
