Κράματα τιτανίου που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή εξαρτημάτων υψηλής ακρίβειας

Τα πλεονεκτήματα της χρήσης τιτανίου στα αυτοκίνητα είναι αυτονόητα, επιτρέποντας σημαντική μείωση μάζας, χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου, αυξημένη απόδοση, βελτιωμένο περιβάλλον και μείωση θορύβου. Το κλειδί είναι πώς να μειώσετε το κόστος του τιτανίου και των εξαρτημάτων του από κράμα σε αποδεκτό επίπεδο. Σύμφωνα με τη μελέτη, εάν χρησιμοποιηθεί η παραδοσιακή διαδικασία παραγωγής, το κόστος έλασης προϊόντων τιτανίου είναι 4,4 δολάρια ΗΠΑ / kg. Ως γενικός εμπειρικός κανόνας, το κόστος κάθε σταδίου επεξεργασίας θα πρέπει να διπλασιάζεται, έτσι ώστε το κόστος υλικού να είναι τουλάχιστον 17,6 USD/kg. τα προϊόντα έλασης που κατασκευάζονται σε τελικά κατεργασμένα εξαρτήματα κοστίζουν έως και 44 $/kg. Προφανώς δεν είναι δυνατή η αντικατάσταση των αντίστοιχων εξαρτημάτων από χάλυβα με τέτοιο τιτάνιο. Ωστόσο, η χρήση μεταλλουργικών υλικών τιτανίου σε σκόνη είναι αρκετά διαφορετική. Εάν η διαθέσιμη τιμή σκόνης ή υπολειμμάτων σφουγγαριού τιτανίου είναι 4.{7}},8 USD/kg, το κόστος των καθαρών ή σχεδόν καθαρών συμπιεσμένων τεμαχίων θα είναι μικρότερο από 4,4 USD/kg. Μετά από μια ελάχιστη ποσότητα κατεργασίας, εξαρτήματα όπως οι μπιέλες θα κοστίζουν $8,8 έως $11/kg. Η μεταλλουργία σκόνης μπορεί όχι μόνο να χρησιμοποιήσει πρώτες ύλες χαμηλού κόστους, αλλά και να μειώσει το κόστος της μηχανικής κατεργασίας, ειδικά η μέθοδος διαμόρφωσης διχτυού ή η μέθοδος διαμόρφωσης σχεδόν διχτυού είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος για την παραγωγή ανταλλακτικών αυτοκινήτων μεγάλου μεγέθους και χαμηλής τιμής. Μπορεί να φανεί ότι τα υλικά τιτανίου μεταλλουργίας σκόνης έχουν ισχυρή ανταγωνιστικότητα.
Το τιτάνιο έχει υψηλή αναλογία αντοχής προς μάζα, αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, αντοχή στη διάβρωση και θερμική σταθερότητα και μια σειρά από ανώτερες επιδόσεις και έλαβε ευρεία προσοχή, αλλά η παραδοσιακή χρήση του τιτανίου και των κραμάτων τιτανίου είναι κυρίως στην αεροδιαστημική και τη ναυτιλιακή βιομηχανία. Ο περιορισμός για το πολιτικό τιτάνιο είναι το κόστος του προϊόντος. Η μεταλλουργία σκόνης τιτανίου είναι μια εντελώς διαφορετική μέθοδος παραγωγής εξαρτημάτων τιτανίου από άλλες τεχνολογίες. Η μεταλλουργία σκόνης μπορεί να περιορίσει τα απόβλητα που σχετίζονται με τη συμβατική παραγωγή τιτανίου εξαλείφοντας την ανάγκη για επανατήξη τόξου κενού, τήξη δέσμης ηλεκτρονίων ή τήξη τόξου πλάσματος. Η σκόνη μπορεί να διαμορφωθεί απευθείας σε οποιοδήποτε σχήμα ή πηνίο, μειώνοντας την ποσότητα της πρώτης ύλης που απαιτείται για την κατασκευή εξαρτημάτων και αυξάνοντας τις αποδόσεις. Η διαδικασία επιτρέπει επίσης την παραγωγή εξαρτημάτων σχεδόν στο δίχτυ, μειώνοντας τα απόβλητα που συνήθως συνδέονται με την παραγωγή παραδοσιακών εξαρτημάτων, μειώνοντας τα βήματα της διαδικασίας και αυξάνοντας τις αποδόσεις. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένα ζητήματα με τη μεταλλουργία σκόνης που πρέπει να βελτιωθούν, το λιγότερο από τα οποία είναι ο έλεγχος της μόλυνσης. Οποιαδήποτε μόλυνση καθιστά το μέταλλο ακατάλληλο για εξαρτήματα υψηλής ακρίβειας. Τα υψηλά δομικά πρότυπα στην αεροδιαστημική καθιστούν δύσκολη την παρουσία των κραμάτων τιτανίου στην αεροδιαστημική αγορά, αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πολιτικές εφαρμογές με λιγότερο αυστηρές δομικές απαιτήσεις. Μία από τις πιο πιθανές βιομηχανίες για μεγάλης κλίμακας εφαρμογή είναι η αυτοκινητοβιομηχανία. Η αγορά της αυτοκινητοβιομηχανίας είναι πολύ μεγάλη και μόλις διαδοθεί η εφαρμογή του τιτανίου στην αυτοκινητοβιομηχανία, η χρήση του τιτανίου θα ξεπεράσει κατά πολύ αυτή της τρέχουσας αεροδιαστημικής αγοράς.

Προοπτικές για την εφαρμογή υλικών πολιτικού τιτανίου:

Προς το παρόν, το κράμα τιτανίου μεταλλουργίας σκόνης έχει εφαρμοστεί σε νέα αυτοκίνητα υψηλής απόδοσης, κυρίως στο σύστημα κινητήρα και στο πλαίσιο, όπως στο σύστημα κινητήρα με κράμα τιτανίου αντί για κράμα χάλυβα και ανοξείδωτο χάλυβα για την κατασκευή βαλβίδων, ελατηρίων και ούτω καθεξής. και μπιέλες και άλλα μέρη. Το πλαίσιο χρησιμοποιείται κυρίως για ελατήρια, συστήματα εξάτμισης, μισούς άξονες και διάφορους συνδετήρες. Η ιαπωνική Toyota Motor Corporation έχει αναπτύξει μια νέα μέθοδο σφυρηλάτησης μεταλλουργίας σκόνης, η οποία μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά το κόστος. Οι βαλβίδες τιτανίου κινητήρων αυτοκινήτων που χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο μπορούν να μειώσουν το βάρος κατά 40%. Η βαλβίδα εισαγωγής είναι κατασκευασμένη από κράμα Ti-6Al-4V μέσω της διαδικασίας σφυρηλάτησης μεταλλουργίας σκόνης, η βαλβίδα εξαγωγής είναι κατασκευασμένη από σύνθετα υλικά. Το σύνθετο υλικό είναι κατασκευασμένο από μια νέα σκόνη κράματος με το βόριο ως ενισχυτικό παράγοντα και το κλάσμα όγκου της σκόνης ενισχυμένης TiB είναι περίπου 5%. Η σύνθεση του πίνακα είναι ti{-6al-4sn-4zn-1mo-0.2si-0.3 O, η οποία έχει εξαιρετική αντίσταση ερπυσμού .