Mae Alloy Titaniwm yn Arwain Technoleg Modurol

Mae gan fetel titaniwm fanteision dwysedd isel, cryfder penodol uchel a gwrthiant cyrydiad da. Gall defnyddio deunyddiau titaniwm mewn automobiles leihau màs y corff yn fawr, lleihau'r defnydd o danwydd, gwella effeithlonrwydd injan, gwella'r amgylchedd a lleihau sŵn. Fodd bynnag, mae'r pris uchel yn gwneud aloion titaniwm dim ond rhai ceisiadau mewn modelau moethus a cheir chwaraeon yn y diwydiant Automobile, ac anaml y defnyddir mewn ceir cyffredin. Felly, ymchwil a datblygu aloion titaniwm cost isel sy'n diwallu anghenion y farchnad yw'r allwedd i hyrwyddo eu cymhwysiad mewn ceir cartref cyffredin.

Er bod aloion titaniwm wedi'u defnyddio'n helaeth mewn diwydiannau awyrofod, petrocemegol ac adeiladu llongau, mae eu cymhwysiad yn y diwydiant modurol wedi datblygu'n araf. Gan ddechrau o ddatblygiad llwyddiannus y car holl-titaniwm cyntaf gan General Motors yn yr Unol Daleithiau ym 1956, ni chyrhaeddodd rhannau auto titaniwm lefel y cynhyrchiad màs tan yr 1980au. Yn y 1990au, wrth i'r galw am geir moethus, ceir chwaraeon, a cheir rasio gynyddu o flwyddyn i flwyddyn, rhannau auto titaniwm Mae rhannau gweithgynhyrchu wedi datblygu'n gyflym. Ym 1990, dim ond 50t oedd swm y titaniwm a ddefnyddiwyd mewn automobiles ledled y byd. Ym 1997, cyrhaeddodd 500t. Yn 2002, cyrhaeddodd 1,100t. Yn 2009, cyrhaeddodd 3,000t. Disgwylir y bydd swm y titaniwm a ddefnyddir mewn automobiles ledled y byd yn fwy na 5,000t yn 2015. Ar hyn o bryd, defnyddir y mathau canlynol o rannau aloi titaniwm yn gyffredin.

1. gwialen cysylltu injan
Mae aloi titaniwm yn ddeunydd delfrydol ar gyfer gwiail cysylltu. Gall rhodenni cysylltu injan wedi'u gwneud o aloi titaniwm leihau màs injan yn effeithiol, gwella effeithlonrwydd tanwydd a lleihau cyfaint gwacáu. O'i gymharu â gwiail cysylltu dur, gall rhodenni cysylltu titaniwm leihau'r màs 15% i 20%. Adlewyrchwyd cymhwyso gwiail cysylltu aloi titaniwm yn gyntaf yn sedan Ferrari 3.5LV8 newydd yr Eidal ac injan NSX Acura. Y prif ddeunyddiau a ddefnyddir mewn rhodenni cysylltu aloi titaniwm yw Ti-6Al-4V,-10V-2Fe-3Al,Ti-3} Al-2.0V a Ti-4Al-4Mo-Sn-0.5Si. Deunyddiau aloi titaniwm eraill megis Ti-4Al Mae cymhwysiad -2Si-4Mn a Ti-7M-4Mo mewn rhodiau cysylltu hefyd yn cael ei ddatblygu.
2. falf injan
Gall falfiau injan modurol wedi'u gwneud o aloi titaniwm nid yn unig leihau màs ac ymestyn bywyd y gwasanaeth, ond hefyd lleihau'r defnydd o danwydd a gwella dibynadwyedd cerbydau. O'i gymharu â falfiau dur, gall falfiau titaniwm leihau màs 30% i 40%, a gellir cynyddu cyflymder terfyn yr injan 20%. O ran cymwysiadau cyfredol, Ti-6Al-4V yw deunydd y falf cymeriant yn bennaf, a deunydd y falf wacáu yw Ti-6242S yn bennaf. Fel arfer mae Sn ac Al yn cael eu hadio at ei gilydd i gael brau is a Nerth uwch; gall ychwanegu Mo wella priodweddau trin gwres aloion titaniwm, gwella cryfder diffodd a heneiddio aloion titaniwm, a chynyddu'r caledwch. Mae aloion titaniwm eraill sydd â photensial datblygu yn cynnwys:
1) Gellir gwneud y falf cymeriant o Ti-62S, sydd â phriodweddau sy'n cyfateb i Ti-6Al{-4V ac mae'n rhatach.
2) Gellir gwneud y falf wacáu o Ti-6Al-2Sn-4.0Zr-0.{6}}Mo{{7} }.45Si. Oherwydd ei gynnwys Mo is, mae ei wrthiant ymgripiad yn well na Ti-6242S, a gall ei wrthiant ocsideiddio gyrraedd 600 gradd. .
3) Gellir gwneud y falf wacáu o -TiAl, sydd â nodweddion ymwrthedd tymheredd uchel a phwysau ysgafn, ond nid yw'n addas ar gyfer dulliau ffugio traddodiadol wrth brosesu. Dim ond ar gyfer castio a phrosesu meteleg powdr y mae'n addas.
3. sedd gwanwyn falf
Mae cryfder uchel a gwrthsefyll blinder yn briodweddau hanfodol ar gyfer sedd y gwanwyn falf. Mae aloi titaniwm beta yn aloi wedi'i drin â gwres a all gael cryfder uchel trwy driniaeth heneiddio datrysiad solet. Y deunyddiau cyfatebol mwy addas yw Ti-15V-3Cr- 3Al-3Sn a Ti-15Mo-3Al-2). .7Nb-0.2Si. Mae Mitsubishi Motors yn defnyddio seddi gwanwyn falf aloi titaniwm Ti{-22V-4Al titaniwm yn ei gerbydau cynhyrchu ar raddfa fawr, sy'n lleihau'r màs 42% o'i gymharu â'r cloeon dur gwreiddiol, yn lleihau màs anadweithiol y falf mecanwaith gan 6%, ac yn cynyddu'r cyflymder injan uchaf. 300r/munud.
Gwanwyn aloi 4.Titanium
Mae gan ditaniwm a'i aloion fodwlws elastig is a gwerth σs/E mwy na deunyddiau dur, gan eu gwneud yn addas ar gyfer gweithgynhyrchu cydrannau elastig. O'i gymharu â ffynhonnau dur Automobile, o dan ragosodiad yr un gwaith elastig, dim ond 40% o ffynhonnau dur yw uchder ffynhonnau titaniwm, a dim ond 30% i 40% o ffynhonnau dur yw'r màs, sy'n hwyluso dyluniad corff ceir. Yn ogystal, gall priodweddau blinder rhagorol a gwrthiant cyrydiad aloi titaniwm ymestyn oes gwasanaeth y gwanwyn. Ar hyn o bryd, mae deunyddiau aloi titaniwm y gellir eu defnyddio i wneud ffynhonnau ceir yn cynnwys Ti-4.5Fe6.8Mo-1.5Al a Ti-13V11C-3Al.
5. Turbocharger
Gall turbochargers wella effeithlonrwydd hylosgi injan a gwella pŵer a torque injan. Mae angen i rotor tyrbin y turbocharger weithio mewn nwy gwacáu tymheredd uchel uwchlaw 850 gradd am amser hir, felly mae angen ymwrthedd gwres da. Ni ellir defnyddio metelau ysgafn traddodiadol fel aloion alwminiwm oherwydd eu pwyntiau toddi isel. Er bod deunyddiau ceramig yn cael eu defnyddio mewn rotorau tyrbin oherwydd eu pwysau ysgafn a'u gwrthiant tymheredd uchel da, mae eu cymhwysiad yn gyfyngedig oherwydd eu cost uchel a'u hanallu i wneud y gorau o'u siâp. Er mwyn datrys y problemau hyn, datblygodd Tetsui ac eraill y rotor tyrbin TiAl. Ar ôl llawer o brofion, mae wedi'i wirio nid yn unig bod ganddo wydnwch ac effeithlonrwydd da, ond gall hefyd wella cyflymiad yr injan. Mae'r dyluniad hwn wedi'i fasnacheiddio'n llwyddiannus ar gyfres Mitsubishi Lancer Evolution.
6. System wacáu a muffler
Defnyddir titaniwm yn helaeth mewn systemau gwacáu ceir. Gall systemau gwacáu a wneir o ditaniwm a'i aloion nid yn unig wella dibynadwyedd, ymestyn bywyd a gwella ymddangosiad, ond hefyd leihau màs a gwella effeithlonrwydd hylosgi tanwydd. O'i gymharu â systemau gwacáu dur, gall systemau gwacáu titaniwm leihau màs tua 40%. Mewn ceir cyfres Golff, gellir lleihau màs y system wacáu titaniwm 7 i 9 kg. Ar hyn o bryd, mae'r deunydd titaniwm a ddefnyddir yn y system wacáu yn titaniwm pur diwydiannol yn bennaf.
Mae'r muffler titaniwm yn pwyso dim ond 5 i 6 kg, sy'n ysgafnach na dur di-staen a mufflers eraill. Mae'r Chevrolet Corvette Z06 2000 yn defnyddio system muffler titaniwm a phibell wacáu 11.8kg yn lle'r system ddur di-staen 20kg wreiddiol, gan leihau'r màs 41%. Mae'r system newydd yn cynnal ei chryfder ac yn gwneud y car yn gyflymach, yn fwy hyblyg ac yn fwy effeithlon o ran tanwydd. Mae'r deunydd titaniwm a ddefnyddir yn y muffler hefyd yn titaniwm pur diwydiannol yn bennaf.
7. rhan ffrâm y corff
Er mwyn gwella diogelwch a dibynadwyedd automobiles, mae angen ystyried yr agweddau dylunio a gweithgynhyrchu, yn enwedig y deunyddiau gweithgynhyrchu. Mae titaniwm yn ddeunydd da iawn a ddefnyddir i wneud fframiau corff ceir. Mae ganddo nid yn unig gryfder penodol uchel, ond mae ganddo galedwch da hefyd. Yn Japan, mae gweithgynhyrchwyr ceir yn dewis pibellau wedi'u weldio â thitaniwm pur i wneud fframiau corff. Gall y math hwn o ffrâm wneud i yrwyr deimlo'n ddiogel wrth yrru.
8. rhannau aloi titaniwm eraill
Yn ogystal â'r cydrannau uchod, defnyddir titaniwm hefyd mewn breichiau siglo injan, ffynhonnau atal, pinnau piston injan, caewyr modurol, cnau lug, trawstiau ymwthio allan drws modurol, cromfachau gêr modurol, pistonau caliper brêc, bolltau pin, pwysau rhannau Auto megis platiau, botymau shifft a disgiau cydiwr ceir.

1.Advantages

Mae gan aloion titaniwm fanteision pwysau ysgafn, cryfder penodol uchel, a gwrthiant cyrydiad da, felly fe'u defnyddir yn eang yn y diwydiant ceir. Mae'r defnydd mwyaf cyffredin o aloion titaniwm mewn systemau injan ceir. Mae llawer o fanteision i ddefnyddio aloion titaniwm i gynhyrchu rhannau injan, a adlewyrchir yn bennaf yn:
1) Gall dwysedd isel aloi titaniwm leihau màs anadweithiol y rhannau symudol. Ar yr un pryd, gall ffynhonnau falf titaniwm gynyddu dirgryniad am ddim, gwanhau dirgryniad y corff, a chynyddu cyflymder yr injan a'r pŵer allbwn.
2) Lleihau màs anadweithiol y rhannau symudol, a thrwy hynny leihau ffrithiant a gwella effeithlonrwydd tanwydd injan.
3) Gall dewis aloi titaniwm leihau straen llwyth rhannau cysylltiedig a lleihau maint y rhannau, a thrwy hynny leihau pwysau'r injan a'r cerbyd cyfan.
4) Mae lleihau màs anadweithiol y cydrannau yn lleihau dirgryniad a sŵn ac yn gwella perfformiad injan.
Gall cymhwyso aloion titaniwm mewn cydrannau eraill wella cysur personél ac estheteg ceir. Mewn ceisiadau yn y diwydiant modurol, mae aloion titaniwm wedi chwarae rhan anfesuradwy mewn arbed ynni a lleihau defnydd.
2. Cyfyngiadau cais
Er bod gan rannau aloi titaniwm briodweddau uwchraddol o'r fath, mae llawer o waith i'w wneud o hyd cyn y bydd titaniwm a'i aloion yn cael eu defnyddio'n helaeth yn y diwydiant modurol. Mae'r rhesymau'n cynnwys pris uchel, ffurfadwyedd gwael a pherfformiad weldio gwael.
Gyda datblygiad technoleg aloi titaniwm ger siâp net a thechnolegau weldio modern megis weldio trawst electron, weldio arc plasma, a weldio laser yn y blynyddoedd diwethaf, nid problemau ffurfio a weldio aloion titaniwm yw'r ffactorau allweddol sy'n cyfyngu ar gymhwyso titaniwm mwyach. aloion. Y prif reswm pam y caiff ei ddefnyddio'n helaeth yn y diwydiant modurol yw'r gost uchel.
P'un a yw'n fwyndoddi cychwynnol y metel neu brosesu dilynol, mae pris aloion titaniwm yn llawer uwch na phris metelau eraill. Cost rhannau titaniwm y gall y diwydiant ceir eu derbyn yw 8 i 13 doler yr Unol Daleithiau / kg ar gyfer gwiail cysylltu, 13 i 20 doler yr Unol Daleithiau ar gyfer falfiau, ac 8 ar gyfer ffynhonnau, systemau gwacáu injan, a chaewyr. Islaw USD/kg. Mae cost bresennol rhannau a gynhyrchir gyda deunyddiau titaniwm yn llawer uwch na'r prisiau hyn. Mae cost cynhyrchu platiau titaniwm yn bennaf yn uwch na 33 doler yr UD / kg, sydd 6 i 15 gwaith yn fwy na phlatiau alwminiwm a 45 i 83 gwaith yn fwy na phlatiau dur.
Statws ymchwil aloion titaniwm ar gyfer automobiles

llun
Ar hyn o bryd, lleihau costau yw prif gyfeiriad ymchwil aloion titaniwm a ddefnyddir yn y diwydiant modurol. O ystyried nodweddion dosbarthiad cost aloion titaniwm a ddefnyddir yn y diwydiant modurol, mae gweithwyr ymchwil a datblygu deunydd yn bennaf yn cyflawni pwrpas lleihau costau o'r ddwy agwedd ganlynol: datblygu systemau aloi cost isel newydd a defnyddio technolegau prosesu a pharatoi newydd. .

1. System aloi titaniwm cost isel newydd
Mae gweithwyr o wahanol wledydd yn datblygu systemau aloi titaniwm cost isel newydd, gan ganolbwyntio'n bennaf ar yr agweddau canlynol: dylunio aloi gan ddefnyddio elfennau aloi rhad a dyluniad aloi i wella nodweddion prosesu. Yn eu plith, cynrychiolir Japan a'r Unol Daleithiau. mae fy ngwlad hefyd wedi datblygu dau aloi titaniwm cost isel yn llwyddiannus, sef Ti8LC a Ti12LC. Wrth ddylunio cydrannau aloi titaniwm cost isel ar gyfer cerbydau, mae elfennau aloi rhad a ddefnyddir yn gyffredin yn cynnwys Fe, Cr, Si, Al, ac ati.
2. Technoleg prosesu a pharatoi newydd
Mae cost prosesu deunyddiau aloi titaniwm yn cyfrif am fwy na 60% o gyfanswm y gost yn ystod y broses gynhyrchu. Felly, o ran lleihau costau, mae sut i leihau cost prosesu aloi titaniwm wedi dod yn gyfeiriad ymchwil allweddol. Mae ymchwil yn y maes hwn wedi'i rannu'n ddwy agwedd yn bennaf: un yw gwella'r broses castio a ffugio traddodiadol, a'r llall yw mabwysiadu technoleg siâp ger-rhwyd ​​meteleg powdr.
Wrth ddatblygu prosesau gofannu newydd, gofannu oer ar hyn o bryd yw un o'r dulliau mwyaf addawol ar gyfer gweithgynhyrchu rhannau modurol o aloion titaniwm. Mae gan aloi titaniwm beta wrthwynebiad dadffurfiad isel ar dymheredd yr ystafell ac mae'n dda wrth dorri a ffurfio. Mae'n ddeunydd y gellir ei ffugio'n oer. Ar hyn o bryd, mae Japan wedi datblygu tri aloi titaniwm beta anffurfiedig oer. Mae gan aloi titaniwm beta rai diffygion hefyd. Mae'n dueddol o anffurfiad anwastad yn ystod gofannu oer ac mae'n hawdd cadw at y mowld. Felly, mae angen ymchwilio a datblygu ymhellach i gynhyrchu rhannau aloi titaniwm beta gan ddefnyddio technoleg meithrin oer.
Mae meteleg powdr yn dechnoleg bwysig iawn wrth leihau costau prosesu aloi titaniwm. Wrth weithgynhyrchu rhannau modurol meteleg powdr, mae'r dull gwasgu-sintering traddodiadol yn dal i fod yn drech, yn bennaf gan gynnwys dull powdr elfennol (BE) a dull powdr cyn-aloi (PA). Ar hyn o bryd, y dull powdr elfennol yw'r un a ddefnyddir fwyaf ym maes meteleg powdr aloi titaniwm modurol cost isel oherwydd ei broses syml a chost is. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae technolegau meteleg powdr eraill hefyd wedi dod i'r amlwg, gan gynnwys technoleg ffurfio laser, mowldio chwistrellu powdr metel (MIM) a thechnolegau eraill. Fe'u defnyddiwyd yn helaeth wrth gynhyrchu treialon a chynhyrchu rhannau modurol cymhleth, a all leihau datblygiad cynnyrch yn fawr. a chylch cynhyrchu, gan leihau costau ymhellach.
Casgliad
Mae'r genhedlaeth newydd o ddylunio ceir yn talu mwy o sylw i'r corff ysgafn, defnydd isel o danwydd, sŵn isel a dirgryniad ysgafn yr injan i fodloni gofynion cynyddol heriol yr amgylchedd. Yn y cyd-destun hwn, bydd y titaniwm metel ysgafn yn dod yn ddeunydd cymhwysiad mawr ar gyfer automobiles yn y dyfodol.
Gellir canfod ystyriaeth gynhwysfawr o statws ymchwil presennol aloion titaniwm cost isel ar gyfer cerbydau, er mwyn lleihau cost aloion titaniwm ymhellach ar gyfer cerbydau, y dylai ymchwil ganolbwyntio'n bennaf ar yr agweddau canlynol:
1) O ran datblygu systemau aloi cost isel, ceisiwch ddatblygu systemau aloi sy'n defnyddio elfennau aloi dim neu lai costus heb effeithio ar berfformiad, ac ar yr un pryd yn gwneud defnydd llawn o aloion titaniwm wedi'u hailgylchu.
2) O ran datblygu prosesau castio a ffugio, datblygu i gyfeiriad datblygu aloion titaniwm beta ac aloion titaniwm anffurfiedig oer, a chynnal astudiaethau dichonoldeb ar eu cynhyrchiad màs.
3) O ran meteleg powdr, tra'n sicrhau'r fantais cost isel, mae hefyd yn angenrheidiol i wella perfformiad rhannau titaniwm ymhellach.
Gyda datblygiad yr economi a gostyngiad yng nghost titaniwm, bydd mwy o ddylunwyr peirianneg yn dewis rhannau titaniwm fel rhannau modurol. Yn y pen draw, bydd aloion titaniwm yn chwarae rhan bwysig mewn cynhyrchu diwydiant modurol.