钛材未来将在汽车领域占重要地位

随着现代交通工具的发展，世界汽车产量与日俱增。2009年我国汽车产业突飞猛进,汽车产销量超过1300余万辆,超过美、日成为世界汽车产销第一大国。汽车在给人们出行带来方便的同时也产生了油耗、环保、安全三大问题。与此同时，美国、日本等国家先后颁布了一系列生态法规，对燃油利用率、CO2排放、汽车减重、汽车安全性、可靠性等提出了更高要求。许多发达国家知名汽车制造商都积极研究开发汽车工业用钛。着眼于可持续发展考虑,降低燃油消耗和减少排放污染显得尤为迫切。据国际权威部门统计汽车所用燃料约60%消耗于汽车自重。汽车每减轻10%的重量,废气排放量可减少10%,可降低油耗7%。由此可见,汽车减重、轻量化是实现上述目标的有效措施。

钛及钛合金优异的性能自钛工业化生产以来就倍受各尖端行业关注,伴随着钛行业的起步,在20世纪50年代中期,钛材进入了汽车工业。许多发达国家和著名的汽车制造商都积极开发并增加在汽车用钛方面的研究投入。为汽车用钛提供了强大动力。进入新世纪,我国钛工业也逐步步入汽车领域。实现汽车轻量化的途径主要有两种:一是优化汽车框架结构;另一个是在汽车制造上采用轻质材料。目前汽车上使用的轻合金主要有铝、镁、钛合金等金属。钛在新型汽车上的应用主要在发动机元件和底盘部件。在发动机系统，钛可制作阀门、阀簧、阀簧承座和连杆。钛连杆对减轻发动机重量最有效，能极大地提高燃油利用率，减少排气量。与钢制连杆相比，重量减轻15~20%。用钛制作发动机气门，不仅可减重、延长使用寿命，而且可以提高汽车的可靠性，接省燃油。与钢制气门相比重量减轻30~40%，极限转速可提高20%。钛制发动机气门座形状简单，易于机械加工制作，不必进行表面处理，与钢制气门座相比，能减重10~12g。用钛制造的弹簧，在弹性功相同时高度仅为钢弹簧的40%，重量可减轻60~70%。如大众汽车公司在Lupo FSI普通轿车上配备了由Timet公司发明的钛合金弹簧，可使汽车减重82kg。钛在排气系统用量较大，用钛及钛合金制作的排气系统不但可以大大延长使用寿命，提高可靠性，外形美观，同时提高燃料效率。与钢制排气系统相比，可减重约40%。钛消音器比不锈钢制造的轻很多。日本本田等四家公司采用了钛制消音器用于大型汽车和中型汽车上，汽车速度更快、操作灵活且节约燃料。2006年日本用于赛车排气系统的Gr.2达到1500t。

此外，钛材还可以用于车体框架，这种框架不仅具有高的比强度、良好的韧性，而且给驾驶者足够的安全感。总之，汽车工业作为国民经济的支柱产业，最近几年发展迅速。在当前汽车市场，豪华车、跑车和赛车需求逐年增加，钛制零部件的使用也逐年增加。钛在汽车工业大量应用的主要问题是成本问题，为此，业内人士还专门开发了汽车用的低成本钛合金，如Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si。虽然钛的价格较高，但在一些高档车上用钛材，能提升性能、降低维修费用和提高使用寿命。随着低成本合金的研制及加工技术的进步，钛材将在汽车领域占重要地位。