鈦合金在自行車領(lǐng)域的應(yīng)用

鈦制自行車具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高且抗腐蝕和抗疲勞性能好等優(yōu)點。從20世紀(jì)80年代中期起，鈦制自行車發(fā)展迅速，這也極大地促進(jìn)了鈦材的應(yīng)用。如美國生產(chǎn)Ti3Al-2.5V管材3家公司ANCOTECH、HAYNES INTERNATIONAL.和SANDVIK SPECIAl. METALS已全部轉(zhuǎn)向自行車行業(yè)。

在選材方面，Ti-3Al-2.5V、Ti-6Al-4V是自行車車架最常用的鈦合金，與其他鈦合金相比.Ti-3Al-2.5V最大的優(yōu)點是屈服強(qiáng)度高且工藝塑性好，并具有較好的焊接性能，缺點是價格高。雖然它是為飛機(jī)液壓系統(tǒng)研制的，但由于具有良好的成形性、抗腐蝕性和延伸率，且疲勞強(qiáng)度高，密度低，所以符合自行車市場對材料性能的要求。

在過去幾年里，用工業(yè)純鈦臂和非航空用 Ti-3Al-2.5V（運(yùn)動級）鈦合金制成的車架頗受歡迎、Ti-6AL-4V是應(yīng)用最為成熟、綜合力學(xué)性能較好、性能數(shù)據(jù)最為齊全的鈦合金材料，它具有良好的工藝塑性和超塑性，適合于各種壓力加工成形，也可以采用多種方式進(jìn)行焊接和機(jī)加工，但成形性，焊接性和機(jī)加工性能不如前者。在制作車架方面，Ti-6Al-4V也有一定吸引力。它的模量和強(qiáng)度略高于li-3AL-2.5V，但將其加工成小直徑的自行車車架管材較困難。連接在車架上的曲軸定位器、腳踏、車把等自行車部件，大多由Ti-6Al-4V制成。

由于鈦合金冶煉成本較高，并多含有鉬、釩、鉻、鈮等昂貴元素，致使產(chǎn)品價格偏高；此外，由于鈦合金化學(xué)性質(zhì)活潑，擠壓、彎曲等塑性成形及焊接加工中易吸氫、吸氧而劣化產(chǎn)品性能，可成形性、可焊接性及機(jī)加工性能也較差，使工藝成本大大提高，這些都制約了鈦合金車架的普及?，F(xiàn)在國外的一些材料生產(chǎn)商正在致力于開發(fā)低成本、易加工的新型鈦合金材料。

鈦合金在賽車（汽車/摩托車）上的應(yīng)用

鈦是汽車結(jié)構(gòu)件的理想材料，連桿、氣門、消音器、排氣管、輪轂等部件都適宜用鈦合金制造，如美國通用汽車公同推出的Coryete Z06車型的排氣系統(tǒng)使用了鈦制消音器，德國大眾公司的Lupo FSI型汽車使用了鈦彈簧，日本汽車用鈦量已達(dá)到200~300t/a的水平。前全世界年產(chǎn)汽車6000萬輛，如果有50%汽車每臺使用1kg鈦材，那么世界鈦材需求量將增加60%以上、早在20多年前，賽車發(fā)動機(jī)就使月鈦閥和鈦連桿連桿減重對發(fā)動機(jī)具有重要意義。

由于賽車發(fā)動機(jī)連桿是承受強(qiáng)烈沖擊及動態(tài)應(yīng)力很高的負(fù)荷零件，其輕量化可以降低轉(zhuǎn)矩和功率輸出，改善動平衡的影響，減少運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲、震動和燃料消耗。除了常用的熱鍛造工藝外，目前采用粉末冶金（鍛造）方法制造的鈦合金連桿以其材料利用率高，性能優(yōu)異、可實現(xiàn)凈型加工以及連桿質(zhì)量波動等優(yōu)點面具有很女的發(fā)展前景.是先進(jìn)的制造技術(shù)。目前國外連桿的粉末鍛造技術(shù)已經(jīng)成熟，1995年英國布里齊福特發(fā)動機(jī)廠生產(chǎn)的美洲虎發(fā)動機(jī)AJ-8V型的粉末鍛造連桿，其質(zhì)量僅為605g.與普通模鍛件相比，材料利用率從48.3%提高到95.9%。

鈦合金在高爾夫球頭上的應(yīng)用

高爾夫球運(yùn)動是一項崇尚自然、男女老少皆宜、有益身心健康的體育休閑項目。從17-4PH 不銹鋼用于高爾夫球具上后，高爾夫行業(yè)對新材料應(yīng)用的追求可謂不遺余力，高爾夫球具制造行業(yè)已成為對新材料技術(shù)極為敏感的行業(yè)。日前Ti-6Al-4V、各種高強(qiáng)鈦合金等先進(jìn)材料在高爾夫球具上已得到大量應(yīng)用。瀏覽國際上高爾夫球具主要制造商2001年的新產(chǎn)品可以發(fā)現(xiàn)，原材料還是以鈦合金為主，例如：CALLAWAY 公司的E.R.CI 、VFT，PING;公司的TIST，Taylormade公司的 Ti300系列.MIZUiNO公司的300R等，且打擊面材料越來越多的選用高強(qiáng)鈦合金。

打擊面用鈦合金材料主要有TC4（Ti-6Al-4V）和高強(qiáng)高韌鈦合金（或近鈦合金）如SP700、T-153、Ti1023、21S。TC4材料綜合性能較好.也是應(yīng)用最成熟、性能數(shù)據(jù)最齊全的鈦合金材料，般用于 TC4整體鑄造球頭或純鈦為本體、打擊面為 TC4材料的鍛造球頭SP700是目本鋼管公司研制的，在770~800就呈現(xiàn)超塑性，延伸率達(dá)2000%；Ti1023是一種為適應(yīng)損傷容限設(shè)計原則而產(chǎn)生的高結(jié)構(gòu)效益、高可靠性和低制造成本的鍛造鈦合金，其拉伸強(qiáng)度、斷裂韌性、疲勞性能明顯優(yōu)于 TC4，具有優(yōu)異的鍛造性能，在760可進(jìn)行等溫鍛造；Ti-153冷加工性能比工業(yè)純鈦好，可在固溶狀態(tài)下進(jìn)行各種復(fù)雜的冷成形，時效后室溫拉伸強(qiáng)度在1000 MPa以上，一般其打擊面采用沖壓成型。

21S是美國鈦金屬公司研制的一種抗氧化、超高強(qiáng)鈦合金，冷熱加工性能優(yōu)良，冷軋變形量可達(dá)75%而不需要中間退火，E值也較低，因此更適用做打擊面材料。這些高強(qiáng)高韌鈦合金（或近鈦合金）逐漸取代TCA而成為打擊面材料的主流。由于球頭打擊性能主要取決于打擊面，故本體-般仍采用ITC4鑄造，打擊面采用鈦合金鍛造，最后通過焊接等方式連接為一體。

用TC4材料做打擊面一般采用整體鑄造成形。用高強(qiáng)高韌鈦合金做打擊面時一般采用板材成形工藝或熱鍛成形工藝，但變截面結(jié)構(gòu)則一般采用精鍛工藝制造。