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    钛合金多用于制造高精密零部件

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    劳拉斯图加特:
    钛合金多用于制造高精密零部件

    2017/10/25 11:32
    【摘要】:
    汽车应用钛材的好处是不言而喻的,可大大减轻质量,降低燃耗,提高工作效率,改善环境和降低噪音,关键是怎样才能够把钛及其合金零件的成本降低到可以接受的水平。经研究,如采用传统的生产技术,其轧制钛产品的成本是4.4USD/kg,根据一般的经验,每一个加工步骤都要使其成本翻一番,所以材料费用至少达到17.6USD/kg。轧制产品在制作成最终的机械加工零件之后,其成本要高达44USD/kg。显然,要用这样的
      汽车应用钛材的好处是不言而喻的,可大大减轻质量,降低燃耗,提高工作效率,改善环境和降低噪音,关键是怎样才能够把钛及其合金零件的成本降低到可以接受的水平。经研究,如采用传统的生产技术,其轧制钛产品的成本是4.4USD/kg,根据一般的经验,每一个加工步骤都要使其成本翻一番,所以材料费用至少达到17.6USD/kg。轧制产品在制作成最终的机械加工零件之后,其成本要高达44USD/kg。显然,要用这样的钛材来取代常用的相应钢制零件是不可能的。然而,采用粉末冶金钛材则大不一样。如果目前可以获得的海绵钛细粉或者残料的价格为4.4~8.8USD/kg,那么净形或者近净形压制坯料的成本就会低于4.4USD/kg;在最小数量的切削加工之后,连杆等零件的成本就是8.8~11USD/kg。粉末冶金不仅能采用低成本的原材料,而且可以降低机械加工费用,特别是净形或者近净形方法是生产尺寸较大、价格较低的汽车零件的有效途径??杉?,粉末冶金钛材具有很强的竞争力。
     
     
      钛,拥有高强度质量比、高温下的高强度、耐腐蚀和热稳定性等一系列优越性能而广受关注,不过,钛和钛合金的传统用途主要集中在航空航天与航海工业领域。民用钛材的制约因素主要在产品成本。钛的粉末冶金是一种完全不同于其他技术的钛零部件生产方法,粉末冶金生产零部件,用的是粉末而不是海绵钛;粉末冶金可以限制与传统钛生产相关的浪费,不需要真空电弧重熔、电子束熔炼或等离子弧熔炼;粉末可以直接形成任何形状或轧制成品,减少制造一个零部件所需的原材料,产出更高。这一工艺也可以生产近净形零部件,减少传统零部件生产中通常伴随的浪费,工艺步骤少,提高了产出。不过,粉末冶金也存在一些有待改进的问题,其中最主要的是污染控制问题,任何污染都将使金属不能适用于高精密零部件。航空领域的高结构标准使得粉末冶金钛合金出现在航空市场面临重重困难,但它完全可以应用于结构要求没有那么严格的民用领域。其中,最有可能大规模应用的行业就是汽车行业。汽车市场很庞大,一旦钛材在汽车行业的应用得到推广,其用钛量将远远超过目前的航空、航天市场。
     
     
    民用钛材的应用前景
     
     
      目前粉末冶金钛合金已经开始应用于新型高性能汽车上,主要用在发动机系统和底盘上,如在发动机系统中用钛合金代替合金钢和不锈钢制成阀门、阀簧和连杆等零部件;在底盘上主要用作弹簧、排气系统、半轴和各种紧固件等。日本丰田汽车公司开发出一种能有效降低成本的粉末冶金锻造方法。用该方法制造汽车发动机钛气门可减重40%。进气门是用Ti-6Al-4V合金通过粉末冶金锻造工艺制取的,排气门由复合材料制造,该复合材料采用一种新的合金粉末以硼化物为强化剂加工而成,其中TiB强化粉末的体积分数约为5%;基体成分为Ti-6Al-4Sn-4Zn-1Mo-0.2Si-0.3O,这种复合材料具有优异的抗蠕变性能。
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