Applications de l'alliage de titane dans l'industrie automobile

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Applications de l'alliage de titane dans l'industrie automobile

Titane présente les avantages d'une faible densité, d'une résistance spécifique élevée et d'une bonne résistance à la corrosion. Le titane utilisé dans les automobiles peut réduire considérablement la qualité de la carrosserie, réduire la consommation de carburant, améliorer l'efficacité de fonctionnement du moteur, améliorer l'environnement et réduire le bruit. Cependant, le prix élevé de l'alliage de titane dans l'industrie automobile ne peut avoir que quelques applications dans les voitures de luxe et les voitures de sport, rarement utilisées dans les voitures ordinaires.

Alliage de titane

Par conséquent, recherche et développement d'alliage de titane à faible coût répondre aux besoins du marché est la clé pour promouvoir son application dans la voiture domestique commune.

Les pièces en alliage de titane ont actuellement les utilisations suivantes :

1. Moteur Bielle

Titane est idéal pour les bielles. Le moteur en alliage de titane bielle peut réduire efficacement la qualité du moteur, améliorer l'efficacité énergétique et réduire les émissions. Par rapport à la bielle en acier, le maillon en titane peut réduire la qualité de 15% à 20%.

L'application de l'alliage de titane lien a été démontré pour la première fois sur la nouvelle berline italienne Ferrari 3.5LV8 et le moteur Acura NSX. Ti-6Al-4V, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-3Al-2V et Ti-4Al-4Mo-Sn-0.5Si sont les principaux matériaux utilisés pour la bielle en alliage de titane.

Pièces en alliage de titane

2. Soupape de moteur

Soupapes de moteur automobile fabriqué en alliage de titane non seulement réduit la qualité et prolonge la durée de vie, mais réduit également la consommation de carburant et augmente la fiabilité du véhicule. Valve en titane par rapport à la vanne en acier, la qualité peut être réduite de 30% à 40%, la limite de vitesse du moteur peut être augmentée de 20%. Pour l'application actuelle, le matériau de la soupape d'admission est principalement du Ti-6Al-4V et le matériau de la soupape d'échappement est principalement du Ti-6242S.

Habituellement, Sn et Al sont additionnés pour obtenir une fragilité plus faible et une résistance plus élevée. L'ajout de Mo peut améliorer le traitement thermique des alliages de titane, en renforçant la résistance de la trempe et du vieillissement de l'alliage de titane, tout en augmentant la dureté.

3. Siège de ressort de soupape

Le siège de ressort de soupape doit avoir les performances telles qu'une résistance élevée et une résistance à la fatigue, alliage bêta-titane l'alliage de traitement thermique peut obtenir une résistance élevée par vieillissement par traitement en solution, les matériaux correspondants les plus appropriés sont Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn et Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si.

Mitsubishi Motors utilise un siège de ressort de soupape en alliage de titane Ti-22V-4Al dans ses véhicules de production à grande échelle pour réduire la masse de 42% par rapport à la serrure en acier d'origine, le mécanisme de soupape réduit la masse inertielle de 6%, et la vitesse maximale du moteur augmente de 300r / min.

Application Titane

4. Ressort Titane

Le titane et ses alliages ont un module d'élasticité inférieur par rapport au matériau en acier et une valeur σs/E plus élevée, ce qui le rend adapté à la fabrication d'éléments flexibles. Par rapport au ressort automobile en acier, sous le principe du même travail élastique, la hauteur du ressort en titane n'est que de 40 % du ressort en acier, et la masse n'est que de 30 à 40 % de celle du ressort en acier, ce qui est pratique pour la conception du corps.

En outre, l'alliage de titane possède d'excellentes propriétés de fatigue et la résistance à la corrosion peut améliorer la durée de vie du ressort. À l'heure actuelle, les matériaux en alliage de titane qui peuvent être utilisés pour fabriquer des ressorts automobiles sont Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al et Ti-13V-11C-3Al.

5. Turbocompresseur

Les turbocompresseurs peuvent améliorer l'efficacité de la combustion du moteur et augmenter la puissance et le couple du moteur. Les rotors de turbine de turbocompresseur nécessitent un travail à long terme dans les gaz d'échappement à haute température au-dessus de 850 ℃, ils nécessitent donc une bonne résistance à la chaleur. Les métaux légers traditionnels, tels que l'aluminium, ne peuvent pas être utilisés en raison de leur faible point de fusion.

Bien que les matériaux céramiques soient utilisés sur les rotors de turbine en raison de leur légèreté et de leur résistance aux températures élevées, leur application est limitée en raison de leur coût élevé et de leur forme non spécifiée. Afin de résoudre ces problèmes, Tetsui a développé le rotor de turbine TiAl. Après plusieurs expériences, il a non seulement une bonne durabilité et de bonnes performances, mais également une accélération du moteur améliorée. Cette conception a été commercialisée avec succès sur la gamme de véhicules Mitsubishi Lancer Evolution.

6. Système d'échappement et silencieux

La tige en titane est fortement utilisé dans le système d'échappement d'une voiture. Les systèmes d'échappement en titane et ses alliages augmentent non seulement la fiabilité, prolongent la durée de vie et améliorent l'apparence, mais réduisent également la qualité et l'efficacité de la consommation de carburant.

Par rapport au système d'échappement en acier, la qualité du système d'échappement en titane peut être réduite d'environ 40 %. Dans la série de voitures Golf, le système d'échappement en titane peut réduire la qualité de 7 à 9 kg, le système d'échappement étant principalement utilisé en titane industriel pur.

Voiture en alliage de titane

7. Partie du cadre du corps

Afin d'améliorer la sécurité et la fiabilité des véhicules, il faut prendre en compte la conception et la fabrication, notamment la fabrication des matériaux. Le titane est un très bon matériau pour la fabrication de cadres de carrosserie, qui ont non seulement une résistance élevée mais également une bonne ténacité.

Au Japon, les constructeurs automobiles ont choisi le titane pur tuyau soudé pour faire un cadre de carrosserie qui donnerait aux automobilistes une sécurité suffisante lors de la conduite.

8. Autres pièces en titane

En plus des composants ci-dessus, le titane est également utilisé dans les culbuteurs de moteur, les ressorts de suspension, les axes de piston de moteur, les attaches automobiles, les écrous d'oreilles suspendus, la porte de voiture dans la poutre, l'arrêt de voiture support, piston d'étrier de frein, boulon de goupille, carte de pression, boutons de vitesse et disque d'embrayage automobile et autres pièces automobiles.

Conclusion 

Merci d'avoir lu notre article et nous espérons qu'il pourra vous aider à mieux comprendre les applications de l'alliage de titane dans l'industrie automobile. Si vous souhaitez en savoir plus sur l'alliage de titane et d'autres métaux réfractaires, nous vous conseillons de visiter Métaux réfractaires avancés (ARM) pour plus d'informations.

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