近年來，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,，世界汽車產(chǎn)量和保有量與日俱增,。2009年我國汽車產(chǎn)業(yè)突飛猛進，汽車產(chǎn)銷量超過1300余萬輛,，超過美、日成為世界汽車產(chǎn)銷第一大國。汽車在給人們出行帶來方便的同時也產(chǎn)生了油耗,、環(huán)保、安全三大問題,。著眼于可持續(xù)發(fā)展考慮,，降低燃油消耗和減少排放污染顯得尤為迫切。據(jù)國際權(quán)威部門統(tǒng)計汽車所用燃料約60%消耗于汽車自重,。汽車每減輕10%的重量,，廢氣排放量可減少10%，可降低油耗7%,。由此可見,，汽車減重、輕量化是實現(xiàn)上述目標的有效措施,。

實現(xiàn)汽車輕量化的途徑主要有兩種:一是優(yōu)化汽車框架結(jié)構(gòu);另一個是在汽車制造上采用輕質(zhì)材料,。目前汽車上使用的輕合金主要有鋁、鎂,、鈦合金等金屬,。

1、鈦合金在汽車上的應用及特點

鈦合金是一種新型結(jié)構(gòu)及功能材料,，它具有優(yōu)異的綜合性能,，密度小，比強度高,。鈦的密度為4.51g/cm3,，介于鋁(2.7g/cm3)和鐵(7.6g/cm3)之間。鈦合金的比強度高于鋁合金和鋼,，韌性也與鋼鐵相當,。鈦及鈦合金抗蝕性能好,，優(yōu)于不銹鋼，特別是在海洋大氣環(huán)境中抵抗氯離子的侵蝕和微氧化氣氛下耐蝕性好,，鈦合金的工作溫度較寬,，低溫鈦合金在-253℃還能保持良好的塑性，而耐熱鈦合金的工作溫度可達550℃左右,，其耐熱性明顯高于鋁合金和鎂合金,。同時具有良好的加工性、焊接性能,。

鈦及鈦合金優(yōu)異的性能自鈦工業(yè)化生產(chǎn)以來就倍受各尖端行業(yè)關(guān)注,，伴隨著鈦行業(yè)的起步，在20世紀50年代中期,，鈦材進入了汽車工業(yè),。步入90年代，隨著世界性能源短缺及人們環(huán)保意識的加強,，尤其是汽車工業(yè),，美國、日本和歐洲等國先后頒布了系列生態(tài)法規(guī),，對燃油利用率,，CO2排放量、汽車減重,、汽車的安全性,、可靠性等提出了更高的要求。許多發(fā)達國家和著名的汽車制造商都積極開發(fā)并增加在汽車用鈦方面的研究投入,。為汽車用鈦提供了強大動力,。進入新世紀，我國鈦工業(yè)也逐步步入汽車領域,。

在當前汽車市場上,，隨著豪華汽車、跑車和賽車需求逐年增加,，鈦制零部件亦逐年增加,。1990年全球汽車用鈦僅為50噸/年左右，1997年為500噸/年,，2002年為1100噸/年,，2009年為3000噸/年。由此可見,，汽車行業(yè)用鈦材進入加速階段。

2,、汽車中使用的鈦制零部件

鈦在汽車上的用途主要分兩大類,，第一類是用來減少內(nèi)燃機往復運動件的質(zhì)量(對作往復運動的內(nèi)燃機零件來講,，即使減少幾克質(zhì)量都是重要的);第二類是用來減少汽車總質(zhì)量。根據(jù)設計和材料特性,，鈦在新一代汽車上主要分布在發(fā)動機元件和底盤部件上,。在發(fā)動機系統(tǒng)，鈦可制作閥門,、閥簧,、閥簧承座和連桿等部件;在底盤部件主要為彈簧、排氣系統(tǒng),、半軸和緊固件等,。

據(jù)資料介紹，除了上述所舉重點外,，還有:發(fā)動機部件的搖臂,、懸簧、活塞銷,、渦輪增壓器轉(zhuǎn)子,、緊固件、掛耳螺帽,、車擋支架,、門突入梁、制動器卡鉗活塞,、銷軸栓,、離合器圓板、壓力板,、變速按鈕等等,。

降低鈦合金成本的途徑。盡管鈦及鈦合金早在上個世紀50年代就進入了汽車制造領域,，但發(fā)展比較緩慢,，其原因主要是價格因素，為了滿足汽車行業(yè)用鈦,，鈦工業(yè)者在熔煉,、加工，制造等方面進行了大量的工作,。以滿足汽車業(yè)的需求,。

鈦金屬熔點高，化學性質(zhì)十分活潑,，與O,、H、N,、C等元素有極強的化學親和力,，致使純鈦提取困難,。工業(yè)上普遍使用的Kroll鎂還原法生產(chǎn)海綿鈦。Kroll鎂還原法生產(chǎn)海綿鈦工藝復雜,，能耗高,，周期長，并且不能連續(xù)生產(chǎn),，同時需用大量的金屬鎂作還原劑,，生產(chǎn)成本較高。

鈦合金價格高的另一個原因是合金化元素價格較高,。隨著鈦冶煉技術(shù)的進步,，將鈦在生產(chǎn)、加工過程中所產(chǎn)生的邊角余料,、廢屑等殘料經(jīng)系列處理后作為爐料添加,，實現(xiàn)循環(huán)生產(chǎn)，是降低原材料成本有效方法,。實踐表明,，每利用1%的殘鈦，可使鈦錠生產(chǎn)成本降低0.8%,。如果采用電子束冷床爐,、等離子束冷床爐進行熔煉，不僅可以改善鈦錠的冶金質(zhì)量,，同時可以大量使用回收爐料,，有效降低鑄錠成本。

3,、降低加工成本

占總成本60%以上的加工成本是各國降低成本的研究的重點,。鈦材零部件在生產(chǎn)制作過程中不僅工藝復雜，同時在制作過程中產(chǎn)生了大量的殘鈦,，且生產(chǎn)周期較長,，導致部件制作成本提高。阻礙了其更為廣泛的推廣應用,。

鑄造是經(jīng)典的(近)凈成型工藝,。生產(chǎn)的零部件無需機加工或機加工很少，從而節(jié)約了大量金屬,。鑄造常常能生產(chǎn)出形狀復雜的零件,，而這些零件采用其它傳統(tǒng)工藝方法制造時工藝復雜，生產(chǎn)成本較高,，特別是對材料價格相對較高的鈦金屬,。目前，在航空工業(yè)大量應用了鈦鑄件,。在汽車制造業(yè),，用鑄造法生產(chǎn)的部件有閥門,、渦輪増壓器等,。

粉末冶金作為一種現(xiàn)代冶金和材料加工的先進技術(shù)方法,，在鈦工業(yè)領域發(fā)揮了重要的作用。采用鈦粉末冶金近成型技術(shù),，可直接制取成品或接近成品尺寸的零部件,，降低了原材料消耗，縮短加工周期,，成本比常規(guī)工藝節(jié)省20%~50%,。在汽車制造業(yè)，鈦粉末冶金近成型技術(shù)尤為重視,，在日本,，汽車粉末冶金零件被廣泛用于發(fā)動機和變速箱，其中,，連桿,、閥座、閥,、帶輪,、同步器齒轂、同步環(huán)等都是復雜且要求高的關(guān)鍵零件,。目前鈦粉朱冶金的研究正處于飛速發(fā)展階段,，主要包括幾個方面，一是高質(zhì)量低成本鈦粉術(shù)制備技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化,；二是鈦粉末冶金什的制備技術(shù),，同時在汽車工業(yè)推廣應用。

除此之外,，激光成型技術(shù)(集成了激光技術(shù),、CAD/CAM技術(shù)和材料技術(shù)的最新成果)，根據(jù)計算機模型,，可直接用合金粉末一次成型形狀復雜的最終零件,，制造出的鈦零件性能介于鑄造和鍛造之間，而成本降低15%~30%,，交貨時間縮短50%~75%,。

金屬粉末注射成型技術(shù)(MIM)是發(fā)展較快的一種近凈成型粉末冶金技術(shù)，可制造高質(zhì)量,、高精度的復雜零件,，被認為是目前最有優(yōu)勢的成型技術(shù)之一;還有鈦涂層技術(shù)，也是一種能降低成本的新型工藝,?？梢?，降低鈦材料的價格必須從開發(fā)低成本的新的合金系、改進生產(chǎn)工藝兩方面入手,，才能從真正意義上解決汽車用鈦受鈦材價格制約的問題,，也才能使汽車用鈦更具有競爭力和發(fā)展前景。