हाल के वर्षों में, ऑटोमोबाइल उद्योग के तेजी से विकास के साथ, ऑटोमोबाइल द्वारा उत्पन्न ईंधन की खपत, पर्यावरण संरक्षण और सुरक्षा की समस्याएं तेजी से चिंतित हो गई हैं। ऑटोमोटिव उद्योग की भविष्य की दिशा को देखते हुए, हल्के वजन, कम ईंधन की खपत और कम उत्सर्जन विकास का विषय है। अंतर्राष्ट्रीय प्राधिकरण के आंकड़ों के अनुसार, ऑटोमोटिव ईंधन दहन ऊर्जा की खपत का 60% अपनी गुणवत्ता में है, हालांकि वर्तमान उच्च शक्ति वाले पतले स्टील, एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, धातु मैट्रिक्स कंपोजिट और प्लास्टिक राल सामग्री ने कार के वजन को कम करने में एक भूमिका निभाई है। भूमिका, लेकिन औद्योगिक टाइटेनियम सामग्री के उद्भव ने ऑटोमोबाइल विनिर्माण को बेहतर विकल्प बना दिया है।
टाइटेनियम धातु में कम घनत्व, उच्च विशिष्ट शक्ति और अच्छे संक्षारण प्रतिरोध के फायदे हैं, ऑटोमोबाइल में टाइटेनियम सामग्री का उपयोग शरीर की गुणवत्ता को काफी कम कर सकता है, ईंधन की खपत को कम कर सकता है, इंजन दक्षता में सुधार कर सकता है, पर्यावरण में सुधार कर सकता है और शोर को कम कर सकता है। लेकिन महंगी कीमत, ऑटोमोबाइल उद्योग में टाइटेनियम मिश्र धातु बनाना केवल लक्जरी मॉडल में ही हो सकता है और स्पोर्ट्स कारों में कुछ अनुप्रयोग होते हैं, साधारण कार में शायद ही कभी इस्तेमाल किया जाता है। इसलिए, बाजार की जरूरतों को पूरा करने के लिए कम लागत वाली टाइटेनियम मिश्र धातु का अनुसंधान और विकास सामान्य पारिवारिक कारों में इसके अनुप्रयोग को बढ़ावा देने की कुंजी है।
ऑटोमोबाइल उद्योग में टाइटेनियम मिश्र धातु का अनुप्रयोग
यद्यपि टाइटेनियम मिश्र धातु का व्यापक रूप से एयरोस्पेस, पेट्रोकेमिकल और नौसेना उद्योग में उपयोग किया गया है, लेकिन ऑटोमोबाइल उद्योग में इसका अनुप्रयोग धीरे-धीरे विकसित हो रहा है। 1956 से, संयुक्त राज्य अमेरिका जनरल मोटर्स ने बड़े पैमाने पर उत्पादन के स्तर तक पहुंचने के लिए 1980 के दशक तक पहली ऑल-टाइटेनियम कार, टाइटेनियम ऑटो पार्ट्स को सफलतापूर्वक विकसित किया, 1990 के दशक में लक्जरी कारों, स्पोर्ट्स कारों, रेसिंग कारों की मांग साल-दर-साल बढ़ती गई, टाइटेनियम भागों का तेजी से विकास हुआ है। 1990 में दुनिया में ऑटोमोटिव टाइटेनियम की मात्रा 1997 में केवल 50 टन थी, जो 2002 में 500 टन और 2009 में 1100 टन तक पहुंच गई, जो ऑटोमोटिव उद्योग में टाइटेनियम की मात्रा है। 1990 में, दुनिया के ऑटोमोबाइल में इस्तेमाल होने वाले टाइटेनियम की मात्रा केवल 50 टन थी, 1997 में यह 500 टन तक पहुंच गई, 2002 में यह 1100 टन तक पहुंच गई, 2009 में यह 3000 टन तक पहुंच गई, और उम्मीद है कि दुनिया के ऑटोमोबाइल में इस्तेमाल होने वाले टाइटेनियम की मात्रा इससे अधिक हो जाएगी 2015 में 5000t.
1. इंजन कनेक्टिंग रॉड
कनेक्टिंग रॉड सामग्री के लिए टाइटेनियम मिश्र धातु आदर्श विकल्प है। टाइटेनियम मिश्र धातु से बनी इंजन कनेक्टिंग छड़ें इंजन की गुणवत्ता को प्रभावी ढंग से कम कर सकती हैं, ईंधन उपयोग में सुधार कर सकती हैं और निकास को कम कर सकती हैं। स्टील कनेक्टिंग रॉड्स की तुलना में, टाइटेनियम कनेक्टिंग रॉड्स का द्रव्यमान 15% से 20% तक कम हो सकता है। टाइटेनियम कनेक्टिंग रॉड्स का अनुप्रयोग सबसे पहले इटली में नए फेरारी 3.5LV8 और Acura NSX इंजनों में महसूस किया गया था। टाइटेनियम मिश्र धातु कनेक्टिंग रॉड्स में उपयोग की जाने वाली सामग्री मुख्य रूप से Ti {{5}Al {{6}V, Ti -10V -2Fe -3Al, Ti -3 हैं। Al-2.0V और Ti-4Al-4Mo-Sn-0.5Si, आदि। अन्य टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री, जैसे Ti-4Al{{ 19^Si{20}}Mn और Ti{21}}M{22}}Mo को भी कनेक्टिंग रॉड्स में उपयोग के लिए विकसित किया जा रहा है।
2.इंजन वाल्व
टाइटेनियम मिश्र धातु से बने ऑटोमोबाइल इंजन वाल्व न केवल गुणवत्ता को कम कर सकते हैं और सेवा जीवन को बढ़ा सकते हैं, बल्कि ईंधन की खपत को भी कम कर सकते हैं और कार की विश्वसनीयता में सुधार कर सकते हैं। स्टील वाल्व की तुलना में टाइटेनियम वाल्व की गुणवत्ता 30% से 40% तक कम की जा सकती है, इंजन की सीमा गति 20% तक बढ़ाई जा सकती है। जहां तक वर्तमान अनुप्रयोगों का सवाल है, इनटेक वाल्वों की सामग्री मुख्य रूप से Ti{3}}Al-4V है, और निकास वाल्वों की सामग्री मुख्य रूप से Ti{5}}S है। आमतौर पर कम भंगुरता और उच्च शक्ति प्राप्त करने के लिए एसएन और अल को एक साथ जोड़ा जाता है; Mo को जोड़ने से टाइटेनियम मिश्र धातुओं के ताप उपचार गुणों में सुधार हो सकता है, बुझती और वृद्ध टाइटेनियम मिश्र धातुओं की ताकत मजबूत हो सकती है, और साथ ही कठोरता भी बढ़ सकती है। विकास क्षमता वाले अन्य टाइटेनियम मिश्र धातु हैं:
(1) इनटेक वाल्व का उपयोग Ti-62S के लिए किया जा सकता है, इसकी विशेषताएं Ti-6Al-4V के बराबर हैं, और सस्ती हैं।
(2) निकास द्वार का प्रयोग किया जा सकता है Ti{{1}Al-2Sn-4.0Zr-0.{{6}मो-0 .45Si, कम Mo सामग्री के कारण, इसलिए इसका अव्यक्त प्रतिरोध Ti{9}}S से बेहतर है, ऑक्सीकरण-प्रतिरोधी तापमान 600 डिग्री तक है।
(3) निकास वाल्व का उपयोग किया जा सकता है -TiAl, जिसमें उच्च तापमान प्रतिरोध और हल्का वजन होता है, लेकिन प्रसंस्करण पारंपरिक फोर्जिंग विधि के लिए उपयुक्त नहीं है, केवल कास्टिंग और पाउडर धातु विज्ञान प्रसंस्करण के लिए उपयुक्त है।
3. वाल्व स्प्रिंग सीट
उच्च शक्ति और थकान प्रतिरोध वाल्व स्प्रिंग सीट में गर्मी उपचार प्रकार मिश्र धातु के लिए टाइटेनियम मिश्र धातु का प्रदर्शन होना चाहिए, उच्च शक्ति प्राप्त करने के लिए ठोस समाधान उम्र बढ़ने का उपचार किया जा सकता है, इसी अधिक उपयुक्त सामग्री टीआई - 15 वी {{1) हैं }}सीआर - 3अल - 3एसएन और टीआई - 15मो - 3अल - 2.7एनबी - 0.2एसआई। मित्सुबिशी मोटर्स ऑटोमोबाइल के उत्पादन में बड़े पैमाने पर TI{10}V - 4Al टाइटेनियम मिश्र धातु वाल्व स्प्रिंग सीट, TI{12}}V - 4Al टाइटेनियम मिश्र धातु वाल्व का उपयोग करती है। स्प्रिंग सीट ऑटोमोबाइल के उत्पादन के लिए उपयुक्त है। 4Al टाइटेनियम मिश्र धातु वाल्व स्प्रिंग सीट, 42% के द्रव्यमान को कम करने के लिए मूल स्टील कुंडी की तुलना में, वाल्व ट्रेन 6% के द्रव्यमान की जड़ता को कम करती है, इंजन की अधिकतम गति 300r / मिनट तक बढ़ जाती है।
4. टाइटेनियम मिश्र धातु स्प्रिंग्स
टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं में स्टील सामग्री के सापेक्ष लोच का मापांक कम है, σs / E मान बड़ा है, जो लोचदार घटकों के निर्माण के लिए उपयुक्त है। स्टील ऑटोमोबाइल स्प्रिंग्स की तुलना में, समान लोचदार कार्य के आधार पर, टाइटेनियम स्प्रिंग्स की ऊंचाई स्टील स्प्रिंग्स की केवल 40% है, और गुणवत्ता स्टील स्प्रिंग्स की केवल 30% से 40% है, जो डिजाइन के लिए सुविधाजनक है कार बोडी। इसके अलावा, टाइटेनियम मिश्र धातु का उत्कृष्ट थकान प्रदर्शन और संक्षारण प्रतिरोध वसंत की सेवा जीवन में सुधार कर सकता है। वर्तमान में, ऑटोमोटिव स्प्रिंग्स के निर्माण के लिए उपलब्ध टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री Ti -4 .5Fe6.8Mo -1 .5Al और Ti {{9} V11C -3 Al इत्यादि हैं।
5.टर्बोचार्जर
टर्बोचार्जर इंजन की दहन दक्षता में सुधार कर सकता है और इंजन की शक्ति और टॉर्क को बढ़ा सकता है। टर्बोचार्जर के टरबाइन रोटर को 850 डिग्री से ऊपर उच्च तापमान निकास गैस में लंबे समय तक काम करने की आवश्यकता होती है, इसलिए इसे अच्छे ताप प्रतिरोध की आवश्यकता होती है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु जैसी पारंपरिक हल्की धातुओं का उपयोग उनके कम गलनांक के कारण नहीं किया जा सकता है। यद्यपि सिरेमिक सामग्री का उपयोग उनके हल्के वजन और उच्च तापमान प्रतिरोध के कारण टरबाइन रोटर्स में किया गया है, उनका उपयोग उच्च लागत और उनके आकार को अनुकूलित करने में असमर्थता के कारण सीमित है। इन समस्याओं को हल करने के लिए, टेटसुई एट अल। एक TiAl टरबाइन रोटर विकसित किया है, जिसका परीक्षण किया गया है और यह साबित हुआ है कि इसमें न केवल अच्छा स्थायित्व और दक्षता है, बल्कि इंजन त्वरण में भी सुधार हुआ है। मित्सुबिशी लांसर इवोल्यूशन श्रृंखला में इस डिज़ाइन का सफलतापूर्वक व्यावसायीकरण किया गया है।
6. निकास प्रणाली और मफलर
ऑटोमोबाइल के एग्जॉस्ट सिस्टम में टाइटेनियम का उपयोग बड़ी मात्रा में किया जाता है। टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं से बने निकास सिस्टम न केवल विश्वसनीयता, दीर्घायु और उपस्थिति में सुधार करते हैं, बल्कि द्रव्यमान को भी कम करते हैं और ईंधन दहन दक्षता में सुधार करते हैं। स्टील निकास प्रणाली की तुलना में टाइटेनियम निकास प्रणाली का द्रव्यमान लगभग 40% कम किया जा सकता है। गोल्फ श्रृंखला में, टाइटेनियम निकास प्रणाली का द्रव्यमान 7 से 9 किलोग्राम तक कम किया जा सकता है, और निकास प्रणाली में उपयोग की जाने वाली टाइटेनियम सामग्री मुख्य रूप से शुद्ध टाइटेनियम है।
टाइटेनियम मफलर का द्रव्यमान केवल 5-6किग्रा है, जो स्टेनलेस स्टील मफलर आदि से हल्का है। 2000 शेवरले कार्वेटZ06 कार में मूल 20 किलोग्राम स्टेनलेस स्टील प्रणाली के बजाय 11.8 किलोग्राम टाइटेनियम मफलर और टेलपाइप प्रणाली है, गुणवत्ता में 41% की कमी आई है। प्रतिस्थापन प्रणाली में समान ताकत होती है और यह कार को तेज़, अधिक चलने योग्य और अधिक ईंधन-कुशल बनाती है। मफलर के लिए उपयोग किया जाने वाला टाइटेनियम भी मुख्य रूप से शुद्ध टाइटेनियम है।
7. बॉडी फ़्रेम अनुभाग
ऑटोमोबाइल की सुरक्षा और विश्वसनीयता में सुधार के लिए, डिजाइन और विनिर्माण पहलुओं, विशेष रूप से विनिर्माण में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों पर विचार करने की आवश्यकता है। टाइटेनियम बॉडी फ्रेम के लिए एक उत्कृष्ट सामग्री है, न केवल इसकी उच्च विशिष्ट ताकत के लिए बल्कि इसकी कठोरता के लिए भी। जापान में, ऑटोमोबाइल निर्माता बॉडी फ्रेम बनाने के लिए शुद्ध टाइटेनियम वेल्डेड ट्यूब चुनते हैं, जो वाहन चालकों को गाड़ी चलाते समय काफी सुरक्षित महसूस करा सकते हैं।
8. अन्य टाइटेनियम घटक
उपरोक्त घटकों के अलावा, टाइटेनियम का उपयोग इंजन रॉकर आर्म्स, सस्पेंशन स्प्रिंग्स, इंजन पिस्टन पिन, ऑटोमोटिव फास्टनरों, लग नट, ऑटोमोटिव डोर प्रोट्रूडिंग बीम, ऑटोमोटिव गियर ब्रैकेट, ब्रेक कैलिपर पिस्टन, पिन पिन, प्रेशर प्लेट्स, गियर बटन में भी किया जाता है। और ऑटोमोटिव क्लच प्लेट और अन्य ऑटोमोटिव पार्ट्स।
