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鈦合金在汽車排氣管及消音器上的應用

來源:鈦板,鈦棒,鈦管,鈦絲,鈦設備,鈦合金,鈦材 發布時間:2015-4-22 16:48:17

鈦合金在汽車零件上的使用,鈦的熱膨脹系數及楊氏模量小于鐵素體耐熱鋼,因熱膨脹及收縮產生的應力也減半,有利于熱周疲勞性能。如,因熱熱膨脹產生的應力值(熱膨脹系數×楊氏模量)相比較,鐵素體系不銹鋼為1,奧氏體系不銹鋼為1.5,鈦僅有0.45。另一方面,低成本鈦合金的開發也較為活躍,其中之一就是Super-TIX系列合金的開發。其強度與延性的平衡狀態如圖8所示。Super-TIX系列包括Ti-Al-Fe及Ti-Fe-O-N二大合金系,Ti-Al-Fe合金群多是在已知的合金中不使用V和Mo,采用廉價的Fe來代替,適合在溫度上升過程中的用途。如Super-TIX51F就是指Ti-5Al-1Fe,其拉伸強度達1000MPa,與Ti-6Al-4V相當。而Ti-Fe-O-N系合金則不能在太高的溫度區使用,但因采用了廉價的Fe及氧及氮,其熱加工性能優良。此合金系的代表合金為Ti-1%Fe-0.35%O-0.01%N(Super-TIX800),其拉伸強度約為800MPa,具有優良的熱加工性及冷加工性。

到目前為止,排氣管及消音器多采用普通鋼、不銹鋼、鋁合金、FRP等。這些部件屬車體的大型構造部件,容易實現車的輕量化、對降低燃料費用、發動機的輸出功率及提高行駛安全性均是重要的。同時因與排氣直接接觸,在400℃以上的高溫下,比起鋁合金來鈦的耐熱性更優良,且比強度比鋼高,也容易實現輕量化。

制造排氣管、消音器時必須經過冷壓、彎曲等各種成形加工,要求材料必須要有好的冷成形性,最通用的就是JIS2類純鈦就有足夠的成形性。除此之外,消音器為車體的外裝部件,如果鈦化則更新穎、更時尚。特別是鈦獨特的表面肌理最受市場的親睞。在使用中鈦又能變化為各種衍射色,這是鋼所不能的。隨著二輪車的輕量化,對輸出功率及行駛安全性影響較大的排氣管及消音器等采用鈦的呼聲較高。然而這些零件均為車體的大型零零件,材料使用重量增多了勢必會影響其成品的價格,所以其價格應比發動機的價格還低。

因此我們要確保強度與生產性為重點,開發以純鈦(2類)為基的廉價鈦材。純鈦允許的雜質量對機械性能影響較大。因此原材料含的雜質較多時,使用等外海綿鈦的主要零件制造工藝的彎曲成形性、焊接性及零件所要求的特性值,決定了化學成分及機械性能,進爾決定了允許的雜質量,應從氧當量觀點看進行管理并實用化。這些零件在2012年樣品車的www.yukain.com.cn上使用了。lh-ti的場合,與以往的不銹鋼相比,排氣管1.3kg、消音器1.2kg,實現了輕量化的效果。這些車體的輕量化,有助于良好的動力性能、操作穩定性。該消音器的外缸上施以了噴丸處理,其外觀漂亮。鈦的弱點之一就是其抗氧化性。其氧化極限溫度為排氣系耐熱不銹鋼約為850~1050度,鈦在700度附近就開始急劇氧化。今后,隨著發動機的高輸出功率化及新的排氣制度的要求,抗氧化性的改善就成為重要的課題。

另外,為了提高意匠性的附加值,對其表面又施以噴丸處理或大氣氧化等。若強調鈦材所獨特的表面肌理時,材料紋理的均勻性就特別重要。本公司在鈦建材擁有這面的高的表面控制技術,同樣可活用于排氣管及消音器。鈦制排氣管及消音器最早于1997在大型二輪的后期市場初露端睨,于1998年已搭載于大型二輪車。目前已成長為數百噸規模的大市場,搭載鈦制排氣管、消音器的二輪車已隨處可見。即便是四輪車,在重視輕量化及設計性時也已使用了鈦制排氣管及消音器。

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