钛合金指的是多种用钛与其他金属制成的合金金属。钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。20世纪50~60年代,主要是发展航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金。
70年代开发出一批耐蚀钛合金,80年代以来,耐蚀钛合金和高强钛合金得到进一步发展。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件
钛合金熔炼技术复杂、加工难度大,目前,世界上仅美国、俄罗斯、日本、中国四个国家掌握完整的钛工业生产技术。钛工业产业链有两条不同的分支,即钛材工业和钛白粉工业。在钛材工业,从钛铁矿和金红石采选开始,制造海绵钛,然后制成各种金属产品,用于航空航天、化工、船舶等领域。
轻质材料、金属基复合材料及陶瓷等新材料的使用在一定程度上决定了汽车的发展趋势,是汽车技术发展的重要方面。钛及钛合金作为结构功能性材料,是汽车实现轻量化和高性能、高功能的理想选材。随着钛工业的发展,钛材终将在汽车领域占据重要地位。汽车用钛市场潜力不容小觑。
根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年中国汽车钛合金行业发展分析与投资前景预测报告》显示:
钛材作为汽车部件材料使用的优点有:强度高、密度小、弹性模量约是钢的一半、热膨胀系数低,约是不锈钢及铝材的一半、无磁性、热导率低、对环境无污染等。另外在汽车行业用钛后,可极大减轻汽车重量,降低其燃料消耗,提高汽车工作效率,降低噪音。
我国正在大力开展汽车用钛的推广工作。首先通过网站、报刊、杂志和推广会等形式,把钛应用的知识普及到社会的每一个角落,进而将钛与汽车联系起来,以促进钛在汽车方面的应用。而汽车用钛研究工作则一直在展开,如粉末冶金钛,TiAl的研究。
中国汽车工业协会发布数据显示,2022年国内汽车产销量分别为2702.1万辆和2686.4万辆,同比增长3.4%和2.1%。其中,乘用车产销分别达2383.6万辆和2356.3 万辆,同比分别增长11.2%和9.5%。
有研究证实,20kg的钢制汽车动力阀零件与0.8kg的钛合金零件具有相同的效果,但其质量减低了96%。用钛合金制作汽车发动机气门可以减重30% ~ 40%并提高最高转速。对于减震系统,有研究表明用钛合金弹簧完全代替原来的钢弹簧在诸多方面来说都是可行的,可使重量减轻 43.3%。
在此大背景下,汽车轻量化是实现汽车“新四化”的重要举措,也是实现汽车节能减排的重要技术路径,有效助推汽车产业的可持续发展。汽车轻量化不仅关系到车辆的节能、减排、安全、成本等诸多方面,同时也对世界能源、自然资源和环境具有深刻的影响,成为汽车设计、汽车材料应用技术发展的主导方向和世界汽车发展的趋势。
对于传统燃油车,轻量化通过减重可以降低二氧化碳的排放。据测算,传统燃油车整备质量每减少100kg,每百公里油耗可降低0.3-0.6L,二氧化碳排放可减少约6-14克/km。对于新能源汽车,轻量化构造可以降低电动车的重量,提高电动车的行驶里程。电动车整备质量每减少10%,续航里程将提升5-6%,以整备质量1500kg、续航500km的新能源汽车为基准,汽车整备质量每减少150kg,续航里程提升25km。
钛应用于发动机摇臂、悬挂弹簧、发动机活塞销、车用紧固件、挂耳螺帽、汽车门突入梁、汽车挡支架、制动器卡钳活塞、销轴栓、压力板、变速按钮及汽车离合器圆板等汽车零件。
随着我国汽车产业的不断发展,汽车行业的需求量将持续增加。钛合金作为汽车制造材料,具有质量轻、强度高、抗腐蚀、耐热、寿命长、外形美观等特点,越来越受到汽车行业的欢迎,零部件的需求量也在不断增加。
《节能与新能源汽车技术路线图2.0》提出轻量化系数总体目标,要求2025年/2030年/2035年燃油乘用车轻量化系数分别降低 10%/18%/25%,纯电动乘用车轻量化系数分别降低15%/25%/35%;轻量化领域以完善高强度钢应用体系为重点,中期以形成轻质合金应用体系为方向,远期以形成多元材料混合应用体系为目标。
目前我国已拥有生产钛及钛合金的能力,但由于钛合金价格高,对工艺参数敏感,所以钛合金在汽车零部件中的应用一直受到限制。钛合金流动性差,铸件中易形成铸造缺陷,因此对钛合金铸造、加工所需设备和条件的要求较高,这是钛合金零部件不受汽车厂商青睐的重要原因之一。随着我国科技水平的迅速提升,钛及钛合金的研发饱受关注,必使钛合金朝着低成本,高质量发展。
汽车钛合金行业研究报告主要分析了汽车钛合金行业的市场规模、汽车钛合金市场供需求状况、汽车钛合金市场竞争状况和汽车钛合金主要企业经营情况,同时对汽车钛合金行业的未来发展做出科学的预测。
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