近年來(lái),，隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展,，世界汽車(chē)產(chǎn)量和保有量與日俱增。2009年我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn),，汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量超過(guò)1300余萬(wàn)輛,，超過(guò)美、日成為世界汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)第一大國(guó),。汽車(chē)在給人們出行帶來(lái)方便的同時(shí)也產(chǎn)生了油耗,、環(huán)保、安全三大問(wèn)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(guó)際權(quán)威部門(mén)統(tǒng)計(jì)汽車(chē)所用燃料約60%消耗于汽車(chē)自重,。汽車(chē)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(jiàn),，汽車(chē)減重,、輕量化是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的有效措施。

實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的途徑主要有兩種:一是優(yōu)化汽車(chē)框架結(jié)構(gòu);另一個(gè)是在汽車(chē)制造上采用輕質(zhì)材料,。目前汽車(chē)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(chē)上的應(yīng)用及特點(diǎn)

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(qiáng)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(qiáng)度高于鋁合金和鋼，韌性也與鋼鐵相當(dāng),。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(dá)550℃左右,，其耐熱性明顯高于鋁合金和鎂合金。同時(shí)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(lái)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(jì)50年代中期,，鈦材進(jìn)入了汽車(chē)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(shí)的加強(qiáng),，尤其是汽車(chē)工業(yè)，美國(guó),、日本和歐洲等國(guó)先后頒布了系列生態(tài)法規(guī),，對(duì)燃油利用率，CO2排放量,、汽車(chē)減重,、汽車(chē)的安全性、可靠性等提出了更高的要求,。許多發(fā)達(dá)國(guó)家和著名的汽車(chē)制造商都積極開(kāi)發(fā)并增加在汽車(chē)用鈦方面的研究投入,。為汽車(chē)用鈦提供了強(qiáng)大動(dòng)力,。進(jìn)入新世紀(jì)，我國(guó)鈦工業(yè)也逐步步入汽車(chē)領(lǐng)域,。

在當(dāng)前汽車(chē)市場(chǎng)上,，隨著豪華汽車(chē)、跑車(chē)和賽車(chē)需求逐年增加,，鈦制零部件亦逐年增加,。1990年全球汽車(chē)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(jiàn),，汽車(chē)行業(yè)用鈦材進(jìn)入加速階段,。

2、汽車(chē)中使用的鈦制零部件

鈦在汽車(chē)上的用途主要分兩大類(lèi),，第一類(lèi)是用來(lái)減少內(nèi)燃機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量(對(duì)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)零件來(lái)講,，即使減少幾克質(zhì)量都是重要的);第二類(lèi)是用來(lái)減少汽車(chē)總質(zhì)量。根據(jù)設(shè)計(jì)和材料特性,，鈦在新一代汽車(chē)上主要分布在發(fā)動(dòng)機(jī)元件和底盤(pán)部件上,。在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，鈦可制作閥門(mén),、閥簧,、閥簧承座和連桿等部件;在底盤(pán)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(diǎn)外,，還有:發(fā)動(dòng)機(jī)部件的搖臂,、懸簧、活塞銷(xiāo),、渦輪增壓器轉(zhuǎn)子,、緊固件、掛耳螺帽,、車(chē)擋支架,、門(mén)突入梁、制動(dòng)器卡鉗活塞,、銷(xiāo)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(gè)世紀(jì)50年代就進(jìn)入了汽車(chē)制造領(lǐng)域，但發(fā)展比較緩慢,，其原因主要是價(jià)格因素,，為了滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)用鈦，鈦工業(yè)者在熔煉,、加工,，制造等方面進(jìn)行了大量的工作。以滿(mǎn)足汽車(chē)業(yè)的需求,。

鈦金屬熔點(diǎn)高,，化學(xué)性質(zhì)十分活潑，與O,、H,、N、C等元素有極強(qiáng)的化學(xué)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(fù)雜,，能耗高,，周期長(zhǎng)，并且不能連續(xù)生產(chǎn),，同時(shí)需用大量的金屬鎂作還原劑,，生產(chǎn)成本較高,。

鈦合金價(jià)格高的另一個(gè)原因是合金化元素價(jià)格較高,。隨著鈦冶煉技術(shù)的進(jìn)步，將鈦在生產(chǎn),、加工過(guò)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(shí)現(xiàn)循環(huán)生產(chǎn),，是降低原材料成本有效方法,。實(shí)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(jìn)行熔煉,，不僅可以改善鈦錠的冶金質(zhì)量,，同時(shí)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(guó)降低成本的研究的重點(diǎn),。鈦材零部件在生產(chǎn)制作過(guò)程中不僅工藝復(fù)雜，同時(shí)在制作過(guò)程中產(chǎn)生了大量的殘鈦,，且生產(chǎn)周期較長(zhǎng),，導(dǎo)致部件制作成本提高。阻礙了其更為廣泛的推廣應(yīng)用,。

鑄造是經(jīng)典的(近)凈成型工藝,。生產(chǎn)的零部件無(wú)需機(jī)加工或機(jī)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(fù)雜的零件,，而這些零件采用其它傳統(tǒng)工藝方法制造時(shí)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高,，特別是對(duì)材料價(jià)格相對(duì)較高的鈦金屬,。目前，在航空工業(yè)大量應(yīng)用了鈦鑄件,。在汽車(chē)制造業(yè),，用鑄造法生產(chǎn)的部件有閥門(mén)、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(jìn)技術(shù)方法,，在鈦工業(yè)領(lǐng)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(chē)制造業(yè)，鈦粉末冶金近成型技術(shù)尤為重視,，在日本,，汽車(chē)粉末冶金零件被廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)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(fù)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(gè)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(shí)在汽車(chē)工業(yè)推廣應(yīng)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(jì)算機(jī)模型，可直接用合金粉末一次成型形狀復(fù)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(shí)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(fù)雜零件,，被認(rèn)為是目前最有優(yōu)勢(shì)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?jiàn),，降低鈦材料的價(jià)格必須從開(kāi)發(fā)低成本的新的合金系、改進(jìn)生產(chǎn)工藝兩方面入手,，才能從真正意義上解決汽車(chē)用鈦受鈦材價(jià)格制約的問(wèn)題,，也才能使汽車(chē)用鈦更具有競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展前景。