チタンの用途を拡大-自動車の部品はチタン合金で作ることができる- ニュース

**チタンエキゾーストパイプとマフラー**

チタンは自動車の排気管に広く使用されています。かつて、エキゾーストパイプやマフラーは、主に普通鋼、アルミニウム合金、繊維強化プラスチック (FRP) で作られていました。- 400 度を超える排気温度では、チタンはアルミニウム合金よりもはるかに高い耐熱性を備え、鋼よりもさらに優れた強度を備えています。

エキゾーストパイプやマフラーには曲げ加工や冷間プレス加工などのさまざまな成形加工が施されるため、素材には優れた冷間成形性が求められます。また、外装部品であるマフラーにはチタン合金を採用することで、よりモダンでスタイリッシュなデザインを実現しました。

排気バルブは耐熱性と耐摩耗性-があるだけでなく、鉛-とコバルト-を含まない必要があります。アメリカの自動車メーカーは吸気バルブと排気バルブの両方にチタン合金を使用することが多く、吸気バルブにはグレード 5、排気バルブには Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo 合金が使用されます。日本の自動車メーカーは通常、レーシングカーのバルブシートに Grafr 5 合金を使用していますが、Ti-5Al-2Cr-1Fe 合金を使用しているメーカーもあります。テールパイプおよびリターンパイプコンポーネント用のチタン合金製の排気パイプは、溶接部であっても塩化物塩や硫黄含有排気ガスによる腐食を防ぎます。また、従来のステンレス製エキゾーストシステムよりも 8.2kg 軽量化されており、燃費が向上し、加速が向上し、制動距離が短縮されます。

チタン合金マフラーの重量はわずか5kg〜6kgで、ステンレス製マフラーに比べてはるかに軽いです。日本車のマフラーはほぼチタン合金でできています。ゼネラルモーターズ (GM) シボレー車のチタン製マフラーと排気システムの重量はわずか 11.8kg で、20kg のステンレス製バージョンより 41% 軽量でありながら、わずかに強度も優れています。日本の大同特殊鋼が開発したTi-33.5Al-1Nb-0.5Cr-0.5Si合金は、エンジン排気バルブ製造用の優れた材料であり、優れた耐酸化性と耐クリープ性を備えています。排気バルブに使用される従来のマルテンサイト系耐熱鋼やニッケル合金と比較して、チタン合金には、低密度、優れた耐熱性、540度を超える高強度、ニッケル合金よりも高い耐クリープ性、優れた耐摩耗性などの利点があります。

**チタン合金スプリング**

チタン合金は、強度、密度、弾性率を総合的に考慮すると、ばねに最適な材料です。 TC4 合金は、約 20 年前にポルシェ 917 レースカーのスプリングに初めて使用されました。フォードモーターカンパニーは、自社のレースカーで、以前のスチールコイルサスペンションスプリングを RMI の c アロイで作られたスプリングに置き換え、重量を 53% 削減しました。しかし、製造コストが高いため、その普及は限られていました。その後、Timet は、低コストベータ (LCB) と呼ばれる新しい Fe- および Mo- ベースの Ti-4.5Fe-6.8Mo-1.5Al 合金を開発しました。これは、C 合金の利点を維持しながら、手頃な価格を提供します。この合金は、既存の鋼ばね製造設備を使用してばねに使用できます。フォルクスワーゲンの支援により、完成したスプリングは鋼鉄よりも 3 分の 1 軽く、元のチタン合金よりも 50% 高価です。さらに驚くべきことに、チタン合金のスプリングは鋼製のスプリングよりも 50% ～ 80% 短く、その結果、乗客および貨物のスペースが大きくなります。チタン合金スプリングには、高い耐食性というより顕著な利点もあります。標準的な塩水噴霧腐食疲労試験では、鋼製ばねの疲労寿命は大気中と比較して50%減少しますが、チタン合金ばねの疲労寿命は4%の減少にとどまります。また、チタン合金ばねは表面保護処理が不要です。

**チタン製ファスナーとブレーキ**

チタン合金は、高い耐食性、軽量、低い熱膨張係数により、航空宇宙用ファスナーに広く使用されています。生産コストが大幅に削減されれば、乗用車の一般的な留め具にもなるでしょう。チタンは熱伝導率が低く、耐摩耗性があるため、ブレーキインペラには使用できません。しかし、その優れた耐食性により、ブレーキシステムのフランジ接続用のシールリングやブレーキパッドのガイドピンの製造に使用されています。熱伝導率が低いため、ブレーキ液もある程度保護されます。

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