當(dāng)前,全球汽車工業(yè)形成了“六大加三小”的競(jìng)爭(zhēng)格局,即通用、福特、戴姆勒-克萊斯勒、豐田、大眾、雷諾-日產(chǎn)等六大年產(chǎn)400萬(wàn)輛以上汽車集團(tuán)。再加上相對(duì)獨(dú)立的三家汽車公司,即雪鐵龍-標(biāo)致(PSV)、本田、BMW。目前,中國(guó)汽車行業(yè)的重點(diǎn)企業(yè)是一汽、上汽、東風(fēng)、長(zhǎng)安和北汽,全國(guó)共有5400多家企業(yè),2005年共生產(chǎn)銷售汽車570多萬(wàn)輛。
當(dāng)前,降低燃油消耗、減少有害廢棄物(CO2、NOx等)排放已經(jīng)成為汽車行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的主要?jiǎng)恿头较蛑?。研究表明,輕量化是實(shí)現(xiàn)節(jié)省燃料、減少污染的有效措施。汽車的質(zhì)量每降低10%,燃料消耗可節(jié)省8%-10%,廢氣排放可減少10%。為此,世界各國(guó)都在研究汽車輕量化問題。汽車輕量化的首選途徑就是用高比強(qiáng)度的輕質(zhì)材料(鋁、鎂、鈦等)替代傳統(tǒng)的汽車材料(如鋼鐵)。

1、汽車用鈦的優(yōu)缺點(diǎn)
鈦棒、鈦鍛件在汽車上的應(yīng)用始于20世紀(jì)50年代,即鈦工業(yè)剛剛誕生不久。由于技術(shù)和價(jià)格方面的原因,鈦在汽車上的應(yīng)用一直沒有引起產(chǎn)業(yè)界的重視,隨著汽車節(jié)能與環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高,近年才逐漸成為國(guó)際材料與汽車界共同關(guān)注的熱門話題。
鈦棒、鈦鍛件具有多種優(yōu)異性能,是多種不同類型的汽車部件的首選用材,主要優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用如下。
(1)密度低 僅為鋼密度的60%,不僅可以減輕整車質(zhì)量,對(duì)高速的運(yùn)動(dòng)部件,可減小運(yùn)動(dòng)慣量。
(2)比強(qiáng)度高 在各種金屬材料中,鈦的比強(qiáng)度幾乎是最高的,可做承重部件;
(3)彈性模量小 僅為鋼的50%,且抗疲勞強(qiáng)度大,適合做彈簧;
(4)耐熱性好 可在200-650℃下長(zhǎng)時(shí)間工作,適合做高溫部件;
(5)熱脹系數(shù)小 是不銹鋼、鋁材的50%,適合做發(fā)動(dòng)機(jī)氣門等部件;
(6)耐蝕性好 耐蝕性優(yōu)于鋁、鎂及不銹鋼,可抗大氣、雨水、防凍路面濕氣及含硫化氫高溫廢氣的腐蝕,適合做尾噴管等工況環(huán)境較惡劣的部件;
(7)抗凍性好 在零下100℃的環(huán)境中,也不會(huì)產(chǎn)生低溫脆性;
(8)成形性好 可通過(guò)沖壓、熱鍛、粉末冶金、精密鑄造等方面制造各種形狀的零部件;
(9)裝飾性好 通過(guò)氧化處理,可形成色彩鮮艷的各種裝飾材料。
汽車用除TC4鈦合金棒、TC4鈦鍛件等外,TiAl基金屬間化合物及強(qiáng)化鈦棒、鈦鍛件等鈦材則具有更高的耐熱性、剛性和耐磨性。
汽車使用鈦的優(yōu)點(diǎn)在于:減輕質(zhì)量,降低燃料消耗;改善動(dòng)力傳輸效果,降低噪音;減少振動(dòng),減輕部件載荷;提高車的持久及保護(hù)環(huán)境。
其缺點(diǎn)是:一般情況下,汽車所使用的鈦的耐磨性不好,彈性低于鋼,難以進(jìn)行機(jī)械加工。但是耐磨性可通過(guò)涂層或強(qiáng)化進(jìn)行改善,彈性可采用補(bǔ)強(qiáng)來(lái)提高,機(jī)加工若采用近凈成形技術(shù)或用其他的加工條件,則把缺點(diǎn)降到最低。而真正妨礙鈦棒、鈦鍛件廣泛應(yīng)用是鈦棒、鈦鍛件的成本,這是由鈦的原材料、熔煉、加工工藝的復(fù)雜性所決定的。熔煉成本基本上是將鈦與氧分離所必須的能量成本,加工成本通常是加工處理與拋光成本。拋光包括將多量的氧產(chǎn)生的龜裂或表面損傷的部分除去的工藝。降低熔煉與加工成本的新技術(shù)提案較多,為了開拓鈦在轎車上的使用范圍,鈦的目標(biāo)價(jià)格為6~10美元/kg。
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