ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมยานยนต์ ปัญหาการใช้เชื้อเพลิง การปกป้องสิ่งแวดล้อม และความปลอดภัยที่เกิดจากรถยนต์ จึงมีความกังวลมากขึ้น การมองไปข้างหน้าถึงทิศทางในอนาคตของอุตสาหกรรมยานยนต์ น้ำหนักเบา การใช้เชื้อเพลิงต่ำ และการปล่อยมลพิษที่น้อยลงคือธีมของการพัฒนา ตามสถิติของหน่วยงานระหว่างประเทศ 60% ของพลังงานการเผาไหม้เชื้อเพลิงของยานยนต์ถูกใช้ไปในคุณภาพของตัวเอง แม้ว่าปัจจุบันเหล็กบางที่มีความแข็งแรงสูง อลูมิเนียม แมกนีเซียม วัสดุคอมโพสิตเมทริกซ์โลหะ และวัสดุเรซินพลาสติกในการลดน้ำหนักของรถก็ตาม บทบาทหนึ่ง แต่การเกิดขึ้นของวัสดุไทเทเนียมทางอุตสาหกรรมทำให้การผลิตรถยนต์เป็นทางเลือกที่ดีกว่า
แม้ว่าโลหะผสมไทเทเนียมจะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ปิโตรเคมี และกองทัพเรือ แต่การใช้งานในอุตสาหกรรมยานยนต์ก็มีการพัฒนาอย่างช้าๆ ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2499 บริษัท เจเนอรัล มอเตอร์ส ประสบความสำเร็จในการพัฒนารถยนต์ไทเทเนียมทั้งหมดตัวแรก ซึ่งเป็นชิ้นส่วนรถยนต์ไทเทเนียม จนถึงทศวรรษ 1980 เพื่อให้ได้ระดับการผลิตจำนวนมาก ทศวรรษ 1990 ด้วยรถยนต์หรูหรา รถสปอร์ต ความต้องการรถแข่งเพิ่มขึ้นทุกปี ไทเทเนียม ชิ้นส่วนได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว 1990 ปริมาณไทเทเนียมยานยนต์ของโลกเพียง 50 ตันในปี 1997 ถึง 500 ตันในปี 2545 ถึง 1,100 ตันในปี 2552 ถึง ในปี 1990 ปริมาณไทเทเนียมที่ใช้ในรถยนต์ของโลกมีเพียง 50 ตันในปี 1997 ถึง 500 ตันในปี 2545 ถึง 1,100 t ในปี 2009 ถึง 3000t และคาดว่าปริมาณไทเทเนียมที่ใช้ในรถยนต์ของโลกจะเกิน 5000t ในปี 2015
1. ก้านสูบเครื่องยนต์
โลหะผสมไทเทเนียมเหมาะอย่างยิ่งสำหรับก้านสูบ ก้านสูบเครื่องยนต์ที่ทำจากโลหะผสมไททาเนียมสามารถลดมวลเครื่องยนต์ ปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง และลดการปล่อยไอเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเทียบกับก้านต่อเหล็ก ก้านต่อไทเทเนียมสามารถลดมวลได้ {{0}}% การใช้ก้านสูบไทเทเนียมได้รับการสาธิตครั้งแรกในเครื่องยนต์ Ferrari 3.5LV8 และ Acura NSX ใหม่ในอิตาลี วัสดุที่ใช้ในก้านต่อโลหะผสมไทเทเนียมส่วนใหญ่เป็น Ti-6Al-4V, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-3 Al-2.0V และ Ti-4Al-4Mo-Sn-0.5Si เป็นต้น วัสดุโลหะผสมไทเทเนียมอื่นๆ เช่น Ti-4Al{{ 18}}Si-4Mn และ Ti-7M-4Mo ก็กำลังได้รับการพัฒนาเพื่อใช้เป็นก้านสูบเช่นกัน
2.วาล์วเครื่องยนต์
วาล์วเครื่องยนต์ของยานยนต์ที่ทำจากโลหะผสมไททาเนียมไม่เพียงแต่สามารถลดคุณภาพและยืดอายุการใช้งาน แต่ยังช่วยลดการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงและปรับปรุงความน่าเชื่อถือของรถยนต์อีกด้วย วาล์วไทเทเนียมเมื่อเทียบกับวาล์วเหล็ก คุณภาพจะลดลง 30% ถึง 40% ความเร็วจำกัดของเครื่องยนต์สามารถเพิ่มได้ 20% เท่าที่เกี่ยวข้องกับการใช้งานในปัจจุบัน วัสดุของวาล์วไอดีถูกควบคุมโดย Ti-6Al-4V และวัสดุของวาล์วไอเสียถูกควบคุมโดย Ti-6242S โดยปกติแล้ว Sn และ Al จะถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้มีความเปราะน้อยลงและมีความแข็งแรงสูงขึ้น การเติม Mo สามารถปรับปรุงคุณสมบัติการรักษาความร้อนของโลหะผสมไททาเนียม เสริมสร้างความแข็งแรงของการชุบและอายุของโลหะผสมไททาเนียม และในขณะเดียวกันก็เพิ่มความแข็ง โลหะผสมไทเทเนียมอื่นๆ ที่มีศักยภาพในการพัฒนา ได้แก่:
(1) วาล์วไอดีสามารถใช้ Ti-62S ได้ ซึ่งมีคุณลักษณะเทียบเท่ากับ Ti-6Al-4V และมีราคาถูกกว่า
(2) ประตูไอเสียสามารถใช้ Ti-6Al-2Sn-4.0Zr-0.4-Mo-0 .45Si เนื่องจากมีปริมาณ Mo ต่ำกว่า จึงมีความต้านทานต่อความต้านทานแฝงได้ดีกว่า Ti-6242S อุณหภูมิที่เหนือกว่า ต้านทานออกซิเดชันได้ถึง 600 องศา
(3) สามารถใช้วาล์วไอเสีย -TiAl ซึ่งมีความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงและน้ำหนักเบา แต่การประมวลผลไม่เหมาะสำหรับวิธีการปลอมแบบดั้งเดิม เหมาะสำหรับการหล่อและการแปรรูปโลหะผงเท่านั้น
3. บ่าสปริงวาล์ว
ความแข็งแรงสูงและความต้านทานต่อความเมื่อยล้าคือบ่าสปริงวาล์วจะต้องมีประสิทธิภาพของโลหะผสมไทเทเนียมสำหรับโลหะผสมประเภทการรักษาความร้อนสามารถเป็นสารละลายแข็งการรักษาอายุเพื่อให้ได้ความแข็งแรงสูง วัสดุที่เหมาะสมกว่าที่สอดคล้องกันคือ Ti - 15V {{1 }}Cr - 3Al - 3Sn และ Ti - 15Mo - 3Al - 2.7Nb - 0.2Si. Mitsubishi Motors ในการผลิตรถยนต์ขนาดใหญ่เพื่อใช้สปริงบ่าวาล์วโลหะผสมไทเทเนียม TI-22V - 4, TI-22V - 4วาล์วโลหะผสมไทเทเนียมอัล เบาะนั่งแบบสปริงเป็นวัสดุที่เหมาะสมที่สุด บ่าวาล์วโลหะผสมไทเทเนียม 4Al เมื่อเทียบกับสลักเหล็กเดิมเพื่อลดมวล 42% รถไฟวาล์วลดความเฉื่อยของมวล 6% ความเร็วสูงสุดของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น 300r/min
4. สปริงโลหะผสมไทเทเนียม
ไทเทเนียมและโลหะผสมมีโมดูลัสความยืดหยุ่นต่ำเมื่อเทียบกับวัสดุเหล็ก ค่า σs/E นั้นสูง เหมาะสำหรับการผลิตส่วนประกอบที่ยืดหยุ่น เมื่อเทียบกับสปริงรถเหล็ก ภายใต้สมมติฐานของงานยืดหยุ่นเดียวกัน ความสูงของสปริงไททาเนียมเป็นเพียง 40% ของสปริงเหล็ก และคุณภาพเพียง 30% ถึง 40% ของสปริงเหล็ก ซึ่งทำให้ง่ายต่อการออกแบบรถ ร่างกาย. นอกจากนี้ไททาเนียมอัลลอยด์ประสิทธิภาพความล้าที่ยอดเยี่ยมและความต้านทานการกัดกร่อนสามารถปรับปรุงอายุการใช้งานของสปริงได้ ปัจจุบัน วัสดุโลหะผสมไทเทเนียมที่ใช้ในการผลิตสปริงรถยนต์ได้แก่ Ti-4.5Fe6.8Mo-1.5Al และ Ti-13V11C-3Al และอื่นๆ
5.เทอร์โบชาร์จเจอร์
เทอร์โบชาร์จเจอร์สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการเผาไหม้ของเครื่องยนต์และเพิ่มกำลังและแรงบิดของเครื่องยนต์ โรเตอร์กังหันของเทอร์โบชาร์จเจอร์ต้องทำงานเป็นเวลานานในก๊าซไอเสียที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 850 องศา ดังนั้นจึงต้องมีการต้านทานความร้อนที่ดี โลหะเบาทั่วไป เช่น อลูมิเนียมอัลลอยด์ ไม่สามารถใช้ได้เนื่องจากมีจุดหลอมเหลวต่ำ แม้ว่าวัสดุเซรามิกจะถูกนำมาใช้ในโรเตอร์กังหันเนื่องจากมีน้ำหนักเบาและทนต่ออุณหภูมิสูง แต่การใช้งานก็ถูกจำกัดด้วยต้นทุนที่สูงและไม่สามารถปรับรูปร่างให้เหมาะสมได้ เพื่อที่จะแก้ไขปัญหาเหล่านี้ Tetsui และคณะ พัฒนาโรเตอร์กังหัน TiAl ซึ่งได้รับการทดสอบและพิสูจน์แล้วว่าไม่เพียงแต่มีความทนทานและประสิทธิภาพที่ดีเท่านั้น แต่ยังปรับปรุงอัตราเร่งของเครื่องยนต์อีกด้วย การออกแบบนี้ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ในซีรีส์ Mitsubishi Lancer Evolution
