汽车钛材的应用及市场前景分析

众所周知，钛合金以高的比强度、高模量和优良的耐蚀性已成为航天航空、航海军事等工业不可缺少的结构材料。多年来，汽车制造商和材料界都一直试图使钛进入汽车工业市场，但因成本问题始终未获成功。随着能耗的短缺、环境意识的加强，人们把更多的注意力集中在民用工业上，尤其是汽车工业上。美国、日本和欧洲国家先后颁布了有关生态法规，并制订了更高的燃油效率（Corporate Average Fuel Efficiency）标准这些成为目前发展汽车制造业用钛的强大推动力。这是因为使用钛可减轻汽车重量，降低燃料消耗，降低发动机的噪声和振动，延长寿命。为此，许多发达国家和著名的汽车制造商都积极开发并增加在汽车用钛方面的研究投入，并已取得了很大的进展。

钛及钛合金具有密度小、比强度高和耐蚀性好等特性，在机械工程中，尤其是在汽车行业也具有很大的应用潜力，可以用作发动机气门、承座、气门弹簧、连杆以及半轴、螺栓、紧固件、悬簧和排气系统元件等。在汽车行业用钛后，可极大地减轻汽车重量、降低其燃料消耗、提高汽车工作效率、改善环境和降低噪声等。早在20多年前赛车发动机就使用钛气门和连杆减轻重量，从而降低转矩和功率输出，改善了有关部件偏转等性能。目前的赛车几乎都使用了钛材。近年来，已制造出纯钛汽车排气系统和商业样机、Timetal-62S和Timetal-LCB轮轴、连杆、P／M排气气门等。就潜在的材料需求而论，汽车用钛是一个非常具有吸引力的市场。但是，长期以来汽车一直是钢、铝铜、塑料等的天下，钛想进入汽车市场，除了自身的性能优势外，还必须进一步降低成本至汽车行业可以承受的水平才行。

根据设计和材料特性，钛在新一代汽车上的应用主要分布在发动机部件和底盘部件上。在发动机系统用钛可制作气门、气门弹簧、气门弹簧承座和连杆等元件，在底盘部件用钛主要为弹簧、排气系统、半轴和紧固件等，这些都是汽车上的关键部件，其用钛量不可小看。(www.xing528.com)

在应用研究方面，近年已取得很大进展。1996年在Las Vegas召开的国际钛协会展览会上展示了Timet公司用工业纯钛制造的汽车排气系统，随后Chrysler和GM公司制出了纯钛排气系统的商用样机，大规模的生产评估正在进行；同时GM公司还在进行Timetal-62S和Timetal-LCB轮轴的研究，并正在考虑把这种合金投入批量生产。另外美国的高性能汽车NSX Acura也使用了钛制连杆，这是批量生产汽车连杆用钛的一个实例。在日本最初使用钛的汽车是“日产R382”型汽车，目前已在新型丰田轿车采用了P／M钛制气门，而连杆的应用也在评估之中。另外，美国Allied Signal公司制造出了本迪克斯牌表面钛涂层汽车制动片，也即将上市，预计每年产销几百万件，美国两大汽车公司（Ford和GM）还研究出新型γ-TiAl气门，并正在评估，据称改进后的气门不久将在汽车上使用。

汽车用钛是一个非常庞大的市场，一旦钛在汽车工业中得到广泛应用，那钛材的用量将远远超过目前在航天航空工业中的用量。以每辆汽车4缸发动机使用3.6kg计算可使发动机自重减轻2.3kg，如果全世界每年有100万辆汽车使用这种发动机，钛合金用量将达到3600t。现在美国每年可生产1500～1600万辆汽车，若每辆车上有1～1.5kg的钛部件，则美国的钛市场交货量将翻近1倍，达到15000多吨。