Son yıllarda, otomotiv endüstrisinin hızlı gelişimi ile yakıt tüketimi, çevre koruma ve güvenlik gibi konular giderek daha fazla kamuoyuna dikkat çekmiştir. İleriye baktığımızda, otomotiv endüstrisinin gelecekteki yönü hafifleme, azaltılmış yakıt tüketimi ve daha düşük emisyonlara odaklanacaktır. Yetkili uluslararası kuruluşlardan gelen istatistiklere göre, otomobillerde yakıt yanmasından kaynaklanan enerjinin% 60'ı aracın kendi ağırlığı tarafından tüketilmektedir. Yüksek mukavemetli ince çelik plakalar, alüminyum, magnezyum, metal matris kompozitleri ve plastik reçineler araç ağırlığını azaltmada rol oynamış olsa da, endüstriyel titanyum malzemelerin ortaya çıkışı otomotiv üretimi için daha iyi bir seçenek sağlamıştır.
Titanyum metal, düşük yoğunluk, yüksek spesifik mukavemet ve mükemmel korozyon direnci gibi avantajlar sunar. Otomobillerde titanyum kullanmak, araç ağırlığını önemli ölçüde azaltabilir, yakıt tüketimini düşürebilir, motor verimliliğini artırabilir ve gürültüyü azaltırken çevresel performansını artırabilir. Bununla birlikte, yüksek titanyum alaşımlarının maliyeti, uygulamalarını öncelikle lüks ve spor otomobillerle sınırlandırmıştır ve sıradan araçlarda nadir kullanılır. Bu nedenle, piyasa taleplerini karşılayan düşük maliyetli titanyum alaşımlarının araştırılması ve geliştirilmesi, ana akım tüketici araçlarında uygulamalarını teşvik etmenin anahtarıdır.
Otomotiv endüstrisindeki titanyum alaşımlarının mevcut uygulamaları
Titanyum alaşımları havacılık, petrokimya ve gemi inşa endüstrilerinde yaygın olarak kullanılsa da, otomotiv endüstrisindeki uygulamaları yavaş olmuştur. 1956'da General Motors tarafından geliştirilen ilk All-Titanyum otomobilinden başlayarak, Titanyum Otomotiv Bileşenleri 1980'lere kadar seri üretim seviyelerine ulaşmadı. 1990'larda, lüks otomobiller, spor otomobiller ve yarış arabaları için artan talep ile titanyum bileşenleri hızlı bir gelişme gördü. Global otomotiv titanyum kullanımı 1990'da sadece 50 ton, 1997'de 500 tona, 2002'de 1.100 tona ve 2009'da 000 ton'a yükseldi.
Motor bağlantı çubukları:
Titanyum alaşımları, bağlantı çubukları için ideal bir seçimdir. Titanyum bağlantı çubukları motor ağırlığını etkili bir şekilde azaltabilir, yakıt verimliliğini artırabilir ve emisyonları azaltabilir. Çelik çubuklarla karşılaştırıldığında, titanyum çubuklar ağırlığı%15 - 2 0 oranında azaltabilir. Uygulamalar Ferrari'nin 3.5L V8 ve Acura'nın NSX motorlarını içerir. Ortak malzemeler arasında ti -4 v, ti -10 v -2 fe -3 al, ti -3 al -2}. 0v ve Ti -4 al -4 mo-sn -0. 5si.
Motor vanaları:
Titanyum valfler ağırlığı azaltır, hizmet ömrünü uzatır, yakıt tüketimini düşürür ve güvenilirliği artırır. Çelik valflerle karşılaştırıldığında, titanyum valfler ağırlığı%30-40 oranında azaltabilir ve motor hızını%20 artırabilir. Yaygın malzemeler, emme valfleri için ti -6 al -4 v ve egzoz valfleri için ti -6242 s'dir. Diğer umut verici alaşımlar arasında ti -62 s ve -tial bulunur.
Valf Yay Tutucuları:
Yüksek mukavemet ve yorgunluk direnci valf yay tutucuları için gereklidir. Ti -15 v -3 cr -3 al -3 sn ve ti {{}} mo -3 al -2} al -2} al -2} -2}. Mitsubishi, ti -22 v -4 al tutucuları kullandı ve ağırlığı%42 oranında azalttı.
Titanyum Yayları:
Titanyum alaşımları çelikten daha düşük bir elastik modüllere sahiptir, bu da onları elastik bileşenler için uygun hale getirir. Titanyum yaylar çelik yaylardan% 30-% 40 daha hafiftir ve daha iyi yorgunluk ve korozyon direnci sunar. Yaygın malzemeler arasında ti -4. 5fe -6. 8mo -1. 5al ve ti -13 v -11 cr -3 al.
Turboşarjlar:
Turboşarjlar motor verimliliğini ve gücü geliştirir. Türbin rotorları, Tial gibi titanyum alaşımlarının sağladığı yüksek ısı direnci gerektirir. Mitsubishi Lancer Evolution modelleri, Tial türbin rotorlarını başarıyla ticarileştirdi.
Egzoz sistemleri ve susturucular:
Titanyum, güvenilirliği artırmak, ömrü uzatmak, ağırlığı azaltmak ve yakıt verimliliğini arttırmak için egzoz sistemlerinde yaygın olarak kullanılır. Titanyum egzoz sistemleri çelik sistemlerden% 40 daha hafiftir. Endüstriyel saf titanyum yaygın olarak kullanılır.
Vücut çerçeveleri:
Titanyumun yüksek spesifik mukavemeti ve tokluğu onu vücut çerçeveleri için uygun hale getirir. Japonya'da, güvenlik ve güvenilirliği arttırmak için saf titanyum kaynaklı tüpler kullanılır.
Diğer bileşenler:
Titanyum ayrıca motor rocker kolları, süspansiyon yayları, piston pimleri, bağlantı elemanları, kapı kirişleri, fren kaliper pistonları ve debriyaj plakalarında da kullanılır.
Titanyum alaşımlarının avantajları
Hafif: Araç ağırlığını azaltır ve yakıt verimliliğini artırır.
Yüksek özel güç: Performansı ve güvenliği artırır.
Korozyon direnci: Bileşen ömrünü uzatır.
Gürültü ve titreşim azaltma: Sürüş konforunu artırır.
Titanyum alaşımlarının sınırlamaları
Yüksek maliyet: Otomotiv endüstrisinde yaygın kullanımın önündeki birincil engel.
Biçimlendirilebilirlik ve kaynaklanabilirlik: Üretim ve İşlemde Zorluklar.
Otomotiv Titanyum Alaşımları Üzerine Araştırma
Mevcut araştırma, maliyetleri azaltmaya odaklanmaktadır:
Düşük maliyetli alaşım sistemleri: Fe, Cr, SI ve AL gibi ucuz elementlerle alaşımlar geliştirmek.
Gelişmiş İşleme Teknolojileri: Üretim maliyetlerini azaltmak için soğuk dövme ve toz metalurjisi (örn. Metal enjeksiyon kalıplama).
Çözüm
Yeni nesil otomotiv tasarımı, sıkı çevresel gereksinimleri karşılamak için hafifliği, düşük yakıt tüketimini, daha düşük gürültü ve minimize titreşimi vurgular. Bu bağlamda, titanyum gelecekteki araçlar için önemli bir maddi seçim olmaya hazırdır. Maliyetleri daha da azaltmak için araştırmalar şunlara odaklanmalıdır:
Pahalı elementlerin minimum kullanımı ile düşük maliyetli alaşım sistemlerinin geliştirilmesi.
Beta Titanyum Alaşımları için Dövme ve Soğuk Oluşturucu Teknolojileri Geliştirme.
Performansı artırmak ve maliyetleri azaltmak için toz metalurjisi tekniklerini geliştirmek.
Ekonomi büyüdükçe ve titanyum maliyetleri azaldıkça, daha fazla mühendis otomotiv bileşenleri için titanyum seçecek ve otomotiv endüstrisindeki önemli rolünü sağlamlaştıracak.
