近年、自動車産業の急速な発展に伴い、燃料消費、環境保護、安全性などの問題はますます注目を集めています。今後、自動車産業の将来の方向性は、軽量化、燃料消費の削減、排出量の削減に焦点を当てます。権威ある国際機関の統計によると、車の燃料燃焼によるエネルギーの60％は、車両自身の体重によって消費されています。高強度の薄鋼プレート、アルミニウム、マグネシウム、金属マトリックス複合材、プラスチック樹脂はすでに車両の重量を減らすのに役割を果たしていますが、工業用チタン材料の出現は自動車製造に適した選択肢を提供しています。
チタンメタルは、低密度、高い特異的強度、優れた腐食抵抗などの利点を提供します。自動車にチタンを使用すると、車両の重量を大幅に削減し、燃料消費量を削減し、エンジンの効率を向上させ、環境パフォーマンスを向上させながら騒音を減らします。ただし、チタン合金の高コストは、通常の車両ではまれな使用で、主に高級車やスポーツカーにアプリケーションを制限しています。したがって、市場の需要を満たす低コストのチタン合金の調査と開発は、主流の消費者車でのアプリケーションを促進するための鍵です。
自動車産業におけるチタン合金の現在のアプリケーション
チタン合金は航空宇宙、石油化学、および造船産業で広く使用されていますが、自動車産業での適用は遅くなっています。 1956年にゼネラルモーターズによって開発された最初の全チタニウム車から始まって、チタン自動車コンポーネントは1980年代まで大量生産レベルに達しませんでした。 1990年代、高級車、スポーツカー、レースカーの需要が高まっているため、チタンのコンポーネントは急速な発展を遂げました。グローバルな自動車チタンの使用量は、1990年には50トンであり、1997年には500トン、2002年には1,100トン、2009年には000トンに増加しました。2015年までに000トンを超えると予測されています。
エンジンコネクティングロッド:
チタン合金は、ロッドを接続するのに理想的な選択肢です。チタン接続ロッドは、エンジンの重量を効果的に削減し、燃料効率を向上させ、排出を削減できます。スチールロッドと比較して、チタンロッドは重量を15％〜2 0％減らすことができます。アプリケーションには、フェラーリの3.5L V8およびAcuraのNSXエンジンが含まれます。一般的な資料には、ti -6 al -4 v、ti -10 v {-2 fe -3 al、ti -3 al -2 ti -4 al -4 mo-sn -0。
エンジンバルブ:
チタンバルブは、体重を減らし、サービスの寿命を延ばし、燃料消費量を減らし、信頼性を向上させます。スチールバルブと比較して、チタンバルブは重量を30％〜40％減らし、エンジンの速度を20％増加させることができます。一般的な材料には、吸気バルブの場合はti -6 al -4 vと排気バルブのti -6242 sが含まれます。他の有望な合金には、Ti -62 sおよび-tialが含まれます。
バルブスプリングリテーナー:
バルブスプリングリテーナーには、高強度と疲労抵抗が不可欠です。 Ti -15 v -3 cr -3 al -3 al -3 snおよびti -15 mo -3 al -2} al -2}三菱はTi -22 v -4 alリテーナーを使用しており、重量を42％削減しています。
チタンスプリングス:
チタン合金は、鋼よりも弾性率が低いため、弾性成分に適しています。チタンスプリングは、スチールスプリングよりも30％〜40％軽く、疲労と耐食性が向上しています。一般的な資料には、ti -4。5fe-6。8mo-1。
ターボチャージャー:
ターボチャージャーは、エンジンの効率と電力を向上させます。タービンローターには、Tialのようなチタン合金が提供する高耐熱性が必要です。三菱ランサーの進化モデルは、タービンローターを商品化しました。
排気システムとマフラー:
チタンは、排気システムで広く使用されており、信頼性を向上させ、寿命を延ばし、体重を減らし、燃料効率を向上させます。チタン排気システムは、鉄鋼システムよりも40％軽量です。産業用純粋なチタンが一般的に使用されています。
ボディフレーム:
チタンの高い特異的強度と靭性により、ボディフレームに適しています。日本では、安全性と信頼性を高めるために、純粋なチタン溶接チューブを使用しています。
その他のコンポーネント:
チタンは、エンジンロッカーアーム、サスペンションスプリング、ピストンピン、ファスナー、ドアビーム、ブレーキキャリパーピストン、クラッチプレートにも使用されます。
チタン合金の利点
軽量：車両の重量を削減し、燃料効率を向上させます。
高い特定の強度：パフォーマンスと安全性を高めます。
耐食性：コンポーネントの寿命を拡張します。
ノイズと振動の減少：運転の快適さを改善します。
チタン合金の制限
高コスト：自動車業界での広範な使用に対する主な障壁。
形成性と溶接性：製造と処理の課題。
自動車チタン合金に関する研究
現在の研究では、コストの削減に焦点を当てています。
低コスト合金システム：Fe、Cr、Si、Alなどの安価な要素を持つ合金の開発。
高度な処理技術：製造コストを削減するためのコールドフォーミングと粉末冶金（金属射出成形）。
結論
次世代の自動車設計は、軽量化、燃料消費量の減少、騒音の低下、および厳格な環境要件を満たすために振動を最小限に抑えることを強調しています。これに関連して、チタンは将来の車両の主要な重要な選択になる態勢が整っています。コストをさらに削減するには、調査に焦点を当てる必要があります。
高価な要素を最小限に抑えて低コスト合金システムを開発します。
ベータチタン合金のための鍛造およびコールドフォーミング技術の前進。
パフォーマンスを向上させ、コストを削減するための粉末冶金技術の強化。
経済が拡大し、チタンのコストが減少するにつれて、より多くのエンジニアが自動車コンポーネントのチタンを選択し、自動車産業における重要な役割を強化します。
