钛棒钛锻件等钛合金材料在汽车工业中的应用

当前，全球汽车工业形成了“六大加三小”的竞争格局，即通用、福特、戴姆勒-克莱斯勒、丰田、大众、雷诺-日产等六大年产400万辆以上汽车集团。再加上相对独立的三家汽车公司，即雪铁龙-标致（PSV）、本田、BMW。目前，中国汽车行业的重点企业是一汽、上汽、东风、长安和北汽，全国共有5400多家企业，2005年共生产销售汽车570多万辆。

当前，降低燃油消耗、减少有害废弃物（CO2、NOx等）排放已经成为汽车行业技术进步的主要动力和方向之一。研究表明，轻量化是实现节省燃料、减少污染的有效措施。汽车的质量每降低10%，燃料消耗可节省8%-10%，废气排放可减少10%。为此，世界各国都在研究汽车轻量化问题。汽车轻量化的首选途径就是用高比强度的轻质材料（铝、镁、钛等）替代传统的汽车材料（如钢铁）。

汽车用钛的优缺点

钛棒、钛锻件在汽车上的应用始于20世纪50年代，即钛工业刚刚诞生不久。由于技术和价格方面的原因，钛在汽车上的应用一直没有引起产业界的重视，随着汽车节能与环保标准的提高，近年才逐渐成为国际材料与汽车界共同关注的热门话题。

钛棒、钛锻件具有多种优异性能，是多种不同类型的汽车部件的首选用材，主要优势和应用如下。

（1）密度低 仅为钢密度的60%，不仅可以减轻整车质量，对高速的运动部件，可减小运动惯量。

（2）比强度高 在各种金属材料中，钛的比强度几乎是最高的，可做承重部件；

（3）弹性模量小 仅为钢的50%，且抗疲劳强度大，适合做弹簧；

（4）耐热性好 可在200-650℃下长时间工作，适合做高温部件；

（5）热胀系数小 是不锈钢、铝材的50%，适合做发动机气门等部件；

（6）耐蚀性好 耐蚀性优于铝、镁及不锈钢，可抗大气、雨水、防冻路面湿气及含硫化氢高温废气的腐蚀，适合做尾喷管等工况环境较恶劣的部件；

（7）抗冻性好 在零下100℃的环境中，也不会产生低温脆性；

（8）成形性好 可通过冲压、热锻、粉末冶金、精密铸造等方面制造各种形状的零部件；

（9）装饰性好 通过氧化处理，可形成色彩鲜艳的各种装饰材料。

汽车用除TC4钛合金棒、TC4钛锻件等外，TiAl基金属间化合物及强化钛棒、钛锻件等钛材则具有更高的耐热性、刚性和耐磨性。

汽车使用钛的优点在于：减轻质量，降低燃料消耗；改善动力传输效果，降低噪音；减少振动，减轻部件载荷；提高车的持久及保护环境。

其缺点是：一般情况下，汽车所使用的钛的耐磨性不好，弹性低于钢，难以进行机械加工。但是耐磨性可通过涂层或强化进行改善，弹性可采用补强来提高，机加工若采用近净成形技术或用其他的加工条件，则把缺点降到最低。而真正妨碍钛棒、钛锻件广泛应用是钛棒、钛锻件的成本，这是由钛的原材料、熔炼、加工工艺的复杂性所决定的。熔炼成本基本上是将钛与氧分离所必须的能量成本，加工成本通常是加工处理与抛光成本。抛光包括将多量的氧产生的龟裂或表面损伤的部分除去的工艺。降低熔炼与加工成本的新技术提案较多，为了开拓钛在轿车上的使用范围，钛的目标价格为6~10美元/kg。

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