鈦材未來將在汽車領域占重要地位

隨著現代交通工具的發展，世界汽車產量與日俱增。2009年我國汽車產業突飛猛進,汽車產銷量超過1300余萬輛,超過美、日成為世界汽車產銷第一大國。汽車在給人們出行帶來方便的同時也產生了油耗、環保、安全三大問題。與此同時，美國、日本等國家先后頒布了一系列生態法規，對燃油利用率、CO2排放、汽車減重、汽車安全性、可靠性等提出了更高要求。許多發達國家知名汽車制造商都積極研究開發汽車工業用鈦。著眼于可持續發展考慮,降低燃油消耗和減少排放污染顯得尤為迫切。據國際權威部門統計汽車所用燃料約60%消耗于汽車自重。汽車每減輕10%的重量,廢氣排放量可減少10%,可降低油耗7%。由此可見,汽車減重、輕量化是實現上述目標的有效措施。

鈦及鈦合金優異的性能自鈦工業化生產以來就倍受各尖端行業關注,伴隨著鈦行業的起步,在20世紀50年代中期,鈦材進入了汽車工業。許多發達國家和著名的汽車制造商都積極開發并增加在汽車用鈦方面的研究投入。為汽車用鈦提供了強大動力。進入新世紀,我國鈦工業也逐步步入汽車領域。實現汽車輕量化的途徑主要有兩種:一是優化汽車框架結構;另一個是在汽車制造上采用輕質材料。目前汽車上使用的輕合金主要有鋁、鎂、鈦合金等金屬。鈦在新型汽車上的應用主要在發動機元件和底盤部件。在發動機系統，鈦可制作閥門、閥簧、閥簧承座和連桿。鈦連桿對減輕發動機重量最有效，能極大地提高燃油利用率，減少排氣量。與鋼制連桿相比，重量減輕15~20%。用鈦制作發動機氣門，不僅可減重、延長使用壽命，而且可以提高汽車的可靠性，接省燃油。與鋼制氣門相比重量減輕30~40%，極限轉速可提高20%。鈦制發動機氣門座形狀簡單，易于機械加工制作，不必進行表面處理，與鋼制氣門座相比，能減重10~12g。用鈦制造的彈簧，在彈性功相同時高度僅為鋼彈簧的40%，重量可減輕60~70%。如大眾汽車公司在Lupo FSI普通轎車上配備了由Timet公司發明的鈦合金彈簧，可使汽車減重82kg。鈦在排氣系統用量較大，用鈦及鈦合金制作的排氣系統不但可以大大延長使用壽命，提高可靠性，外形美觀，同時提高燃料效率。與鋼制排氣系統相比，可減重約40%。鈦消音器比不銹鋼制造的輕很多。日本本田等四家公司采用了鈦制消音器用于大型汽車和中型汽車上，汽車速度更快、操作靈活且節約燃料。2006年日本用于賽車排氣系統的Gr.2達到1500t。

此外，鈦材還可以用于車體框架，這種框架不僅具有高的比強度、良好的韌性，而且給駕駛者足夠的安全感。總之，汽車工業作為國民經濟的支柱產業，最近幾年發展迅速。在當前汽車市場，豪華車、跑車和賽車需求逐年增加，鈦制零部件的使用也逐年增加。鈦在汽車工業大量應用的主要問題是成本問題，為此，業內人士還專門開發了汽車用的低成本鈦合金，如Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si。雖然鈦的價格較高，但在一些高檔車上用鈦材，能提升性能、降低維修費用和提高使用壽命。隨著低成本合金的研制及加工技術的進步，鈦材將在汽車領域占重要地位。