一、定義與核心需求
新能源汽車關鍵部件用鈦棒是以鈦及鈦合金為基材，通過熔煉、鍛造、軋制等工藝制成的棒狀材料，專為新能源汽車輕量化、高安全性和長壽命需求設計，主要應用于電池系統(tǒng)、電機、底盤結構等核心部件，滿足高強度、耐腐蝕、抗疲勞等性能要求。
二、常用材質(zhì)與牌號
| 牌號 | 類型 | 主要成分 | 核心特性 |
| TC4 | α+β型鈦合金 | Ti-6Al-4V | 高強輕量化（強度≥895 MPa）、耐溫性（≤400°C） |
| TA18 | 近α型鈦合金 | Ti-3Al-2.5V | 冷加工性能優(yōu)異，適合精密沖壓成型 |
| TB3 | β型鈦合金 | Ti-10Mo-8V-1Fe-3Al | 超高強度（≥1100 MPa）、抗疲勞 |
| TA1 | 工業(yè)純鈦 | Ti≥99.5% | 高耐蝕性、低成本，用于非承力部件 |
| Ti-6242 | α+β型鈦合金 | Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo | 高溫性能（500°C）、抗蠕變 |
三、性能與特點
1、輕量化：
密度4.5 g/cm3，比鋼輕60%，電池組減重可提升續(xù)航里程5%-8%。
2、高強度：
TC4抗拉強度895-930 MPa，TB3可達1100 MPa，適合高應力部件（如電機軸）。
3、耐腐蝕性：
抗電解液（LiPF?）、冷卻液（乙二醇）腐蝕，壽命是鋁合金的3倍。
4、熱穩(wěn)定性：
TC4在400°C下強度保持率＞80%，適用于電機散熱殼體。
5、抗疲勞性：
TB3在循環(huán)載荷下（10?次）無裂紋擴展，用于懸掛系統(tǒng)連桿。
四、制造工藝
1、熔煉：
真空自耗電弧爐（VAR）熔煉，控制氧含量（O≤0.15%）以提升韌性。
2、熱加工：
TC4：β相區(qū)鍛造（950-1000°C）后雙重退火（950°C固溶+550°C時效）。
TA18：冷軋至薄板（厚度＜1 mm），用于電池連接片沖壓。
3、表面處理：
陽極氧化生成5-20 μm TiO?膜，提升耐電解液腐蝕性。
激光毛化處理（Ra=1-3 μm），增強與復合材料的粘接強度。
4、精密加工：
數(shù)控車削（刀具：金剛石涂層硬質(zhì)合金），公差控制±0.01 mm。
五、應用領域與選材匹配
| 新能源汽車系統(tǒng) | 具體部件 | 推薦牌號 | 核心需求 |
| 電池系統(tǒng) | 電池殼體、極耳、連接件 | TC4、TA18 | 輕量化、抗電解液腐蝕 |
| 電機系統(tǒng) | 轉(zhuǎn)子軸、散熱殼體 | TC4、Ti-6242 | 高強度、耐高溫 |
| 底盤與懸掛 | 減震連桿、轉(zhuǎn)向節(jié) | TB3、TC4 | 抗疲勞、高沖擊韌性 |
| 車身結構 | A/B柱加強件、防撞梁 | TC4、TA18 | 碰撞吸能、輕量化 |
| 熱管理系統(tǒng) | 冷卻管路、泵閥組件 | TA1、TC4 | 耐冷卻液腐蝕、低熱膨脹 |
六、執(zhí)行標準
| 標準類型 | 標準號 | 適用范圍 |
| 中國國標 | GB/T 2965-2020 | 鈦及鈦合金棒材通用技術要求 |
| 美國標準 | ASTM B348 | 鈦合金棒材與坯料 |
| 汽車行業(yè) | SAE J2447 | 汽車用鈦合金材料性能規(guī)范 |
| 歐盟標準 | EN 2002-1 | 航空航天衍生鈦合金（參考應用） |
七、與其他汽車用鈦合金的對比
| 牌號 | 強度 (MPa) | 耐蝕性 | 加工性 | 成本 | 典型應用 |
| TC4 | 895-930 | ★★★★☆ | 中等 | 中高 | 電機軸、電池殼體 |
| TA18 | 620-750 | ★★★☆☆ | 優(yōu)異 | 中等 | 薄壁連接件、沖壓件 |
| TB3 | 1100-1200 | ★★☆☆☆ | 差 | 高 | 懸掛連桿、高應力緊固件 |
| TA1 | 240-370 | ★★★★★ | 優(yōu)異 | 低 | 冷卻管路、非承力支架 |
對比結論：
TC4：綜合性能最優(yōu)，適用于多數(shù)關鍵承力部件。
TA18：適合復雜形狀沖壓件（如電池極耳）。
TB3：極端高強場景，但需注意耐蝕性短板。
TA1：低成本耐蝕方案，用于非結構件。
八、選購方法
1、按功能需求選材：
高安全部件（如電池殼體）：必選TC4（通過GB/T 31467.3擠壓測試）。
精密沖壓件（如連接片）：優(yōu)先TA18（延伸率≥20%）。
極端輕量化：采用TB3，但需表面鍍層防腐蝕。
2、驗證材料資質(zhì)：
要求供應商提供 IATF 16949認證（汽車行業(yè)質(zhì)量管理體系）。
檢測報告需包含 疲勞壽命測試（10?次循環(huán)，載荷≥50%σb）。
3、加工適配性評估：
焊接工藝：TC4需激光焊接（功率≥3 kW），保護氣體純度≥99.999%。
冷成型：TA18允許冷彎半徑≥1.5倍棒徑，TB3需預熱至200°C。
4、成本優(yōu)化策略：
非承力部件用TA1替代TC4，成本降低50%。
批量采購采用“鈦-鋁復合結構”（如電池箱體），減重同時降本30%。
九、注意事項
1、氫脆風險：
在高壓電池系統(tǒng)（如氫燃料電池）中，鈦合金吸氫需監(jiān)控（氫含量≤100 ppm）。
2、電偶腐蝕：
避免鈦與鋁合金直接接觸，采用絕緣涂層（如環(huán)氧樹脂）或鈦-鋼過渡接頭。
熱膨脹系數(shù)差異：
鈦（8.6×10??/°C）與碳纖維（0.5×10??/°C）結合時需設計柔性連接結構。
3、表面清潔度：
機加工后需酸洗（HF:HNO?=1:3）去除α污染層，防止應力腐蝕開裂。
鈦合金在新能源汽車中通過 輕量化、高強耐蝕 和 長壽命 特性，成為提升續(xù)航與安全性的關鍵材料。核心選型邏輯：
電池系統(tǒng)：TC4殼體+TA18連接件，平衡強度與成型性。
動力總成：TC4/Ti-6242用于高溫高載部件。
成本控制：TA1用于非承力部件，TB3僅限極端高強場景。
需重點管控 氫脆敏感性 和 異種材料兼容性，通過表面處理與結構設計最大化鈦合金性能優(yōu)勢，為新能源汽車的輕量化與可靠性提供核心支撐。
