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純鈦在汽車消音器方面的應用
發(fā)布日期:2014-11-28 23:05:39
純鈦具有優(yōu)良的輕量性、耐腐蝕性與成形性等特性,且具汽車高級感及創(chuàng)意性,已使用于大排氣量的汽車之消音器。另一方面,在汽車方面,由于消音器是隱藏在看不見的地方,再加上無法強調其高級感及創(chuàng)意性,排氣溫度比起機車還要來的高,在耐高溫氧化性及高溫強度的問題下,純鈦維持在特殊消音器等限定適用。針對類似的狀況,神戶製鋼公司為避免純鈦的成形性產生大幅的損壞,進而開發(fā)改善耐高溫氧化性及高溫強度的Ti-1.5Al。鈦金屬基于引擎及觸媒轉化等理由,排氣溫度由從前高度提高至700~750℃而開發(fā),因此被汽車的消音器所採用。在2009年登錄了ASTM規(guī)格的同時,也取得了美國、英國、德國、義大利以及法國的特許。
就汽車而言,對于鈦金屬的採用被檢討的是,雖然在中心管以后的部份有有較低溫,但針對車種的不同即使是這個部份排氣溫度也有達到700~800℃的。鈦金屬在長時間曝露在這種高溫下,根據氧氣擴散入侵,表面邊緣部份會因為形成硬化層而變的脆弱。同時,產生剝離性氧化比例,金屬鈦部份產生減肉,如此會招來強度降低。并且,基于結晶粒粗大化而產生疲勞強度減低及脆化。在類似這樣的高溫環(huán)境底下Ti-1.5Al也有無法對應其耐氧化性的地方。因此,期望能夠開發(fā)出保有Ti-1.5Al以上的耐高溫氧化性,而且對于在消音器系統(tǒng)的組合零件成形加工上保有Ti-1.5Al程度的強度特性的鈦材料。
Ti-0.5A1-0.45Si-0.2Nb鈦合金被認為較有希望。此種鈦合金與現(xiàn)存的消音器材料與JIS 2種純鈦及Ti-1.5Al相比,具有較好的耐高溫氧化性,這些既存材料由于脆化等問題無法使用考慮著將其用于高溫環(huán)境的可能性。
同時,高溫強度與Ti-1.5Al接近,與JIS 2種純鈦相比在400℃時,降伏強度是純鈦的3~4倍,抗拉強度為純鈦的2~3倍。因此,此種鈦合金與Ti-1.5Al相同具有適宜高溫強度的特性。并且,可以期待此種合金與JIS 2種純鈦具有相同水平的成形性。
神戶製鋼公司檢討結果為,將機車及汽車消音器所要求的各種特性以高水平加以滿足其需求,將成份、組成及加工熱處理條件等最適化,開發(fā)了消音器用鈦合金Ti-1.2ASNEXTM。