我國鈦合金行業(yè)用途分析

      民用鈦材的應(yīng)用前景

　　目前粉末冶金鈦合金已經(jīng)開始應(yīng)用于新型高性能汽車上，主要用在發(fā)動機系統(tǒng)和底盤上，如在發(fā)動機系統(tǒng)中用鈦合金代替合金鋼和不銹鋼制成閥門、閥簧和連桿等零部件；在底盤上主要用作彈簧、排氣系統(tǒng)、半軸和各種緊固件等。日本豐田汽車公司開發(fā)出一種能有效降低成本的粉末冶金鍛造方法。用該方法制造汽車發(fā)動機鈦氣門可減重40%。進氣門是用Ti-6Al-4V合金通過粉末冶金鍛造工藝制取的，排氣門由復(fù)合材料制造，該復(fù)合材料采用一種新的合金粉末以硼化物為強化劑加工而成，其中TiB強化粉末的體積分數(shù)約為5%；基體成分為Ti-6Al-4Sn-4Zn-1Mo-0.2Si-0.3O,這種復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗蠕變性能。

      汽車應(yīng)用鈦材的好處是不言而喻的，可大大減輕質(zhì)量，降低燃耗，提高工作效率，改善環(huán)境和降低噪音，關(guān)鍵是怎樣才能夠把鈦及其合金零件的成本降低到可以接受的水平。經(jīng)研究，如采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)，其軋制鈦產(chǎn)品的成本是4.4USD/kg，根據(jù)一般的經(jīng)驗，每一個加工步驟都要使其成本翻一番，所以材料費用至少達到17.6USD/kg。軋制產(chǎn)品在制作成最終的機械加工零件之后，其成本要高達44USD/kg。顯然，要用這樣的鈦材來取代常用的相應(yīng)鋼制零件是不可能的。然而，采用粉末冶金鈦材則大不一樣。如果目前可以獲得的海綿鈦細粉或者殘料的價格為4.4~8.8USD/kg，那么凈形或者近凈形壓制坯料的成本就會低于4.4USD/kg；在最小數(shù)量的切削加工之后，連桿等零件的成本就是8.8~11USD/kg。粉末冶金不僅能采用低成本的原材料，而且可以降低機械加工費用，特別是凈形或者近凈形方法是生產(chǎn)尺寸較大、價格較低的汽車零件的有效途徑?？梢?，粉末冶金鈦材具有很強的競爭力。

　　鈦，擁有高強度質(zhì)量比、高溫下的高強度、耐腐蝕和熱穩(wěn)定性等一系列優(yōu)越性能而廣受關(guān)注，不過，鈦和鈦合金的傳統(tǒng)用途主要集中在航空航天與航海工業(yè)領(lǐng)域。民用鈦材的制約因素主要在產(chǎn)品成本。鈦的粉末冶金是一種完全不同于其他技術(shù)的鈦零部件生產(chǎn)方法，粉末冶金生產(chǎn)零部件，用的是粉末而不是海綿鈦；粉末冶金可以限制與傳統(tǒng)鈦生產(chǎn)相關(guān)的浪費，不需要真空電弧重熔、電子束熔煉或等離子弧熔煉；粉末可以直接形成任何形狀或軋制成品，減少制造一個零部件所需的原材料，產(chǎn)出更高。這一工藝也可以生產(chǎn)近凈形零部件，減少傳統(tǒng)零部件生產(chǎn)中通常伴隨的浪費，工藝步驟少，提高了產(chǎn)出。不過，粉末冶金也存在一些有待改進的問題，其中最主要的是污染控制問題，任何污染都將使金屬不能適用于高精密零部件。航空領(lǐng)域的高結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)使得粉末冶金鈦合金出現(xiàn)在航空市場面臨重重困難，但它完全可以應(yīng)用于結(jié)構(gòu)要求沒有那么嚴(yán)格的民用領(lǐng)域。其中，最有可能大規(guī)模應(yīng)用的行業(yè)就是汽車行業(yè)。汽車市場很龐大，一旦鈦材在汽車行業(yè)的應(yīng)用得到推廣，其用鈦量將遠遠超過目前的航空、航天市場。

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