1. Ekstremalių darbo sąlygų iššūkiai automobilių duslintuvams:Automobilių išmetimo sistema turi atlaikyti 700{10}}800 laipsnių temperatūrą (daug viršijančią motociklų išmetamųjų dujų temperatūrą), o tuo pačiu metu ją veikia korozinių išmetamųjų dujų komponentų (pvz., SO₂, NOx) erozija. Tradicinės medžiagos turi šiuos apribojimus: 1. Grynas titanas (JIS 2 klasė): Aukštoje temperatūroje jis linkęs sudaryti oksiduotą kietą ir trapų sluoksnį, dėl kurio paviršius nusilupa ir sumažėja atsparumas nuovargiui. Eksperimentai rodo, kad 200 valandų nepertraukiamai veikiant gryną titaną 800 laipsnių temperatūroje, oksido sluoksnio storis padidėja 15 μm, o atsparumas lenkimui sumažėja 40 %. 2. Nerūdijantis plienas: jis nepakankamai atsparus korozijai ir yra linkęs į nuotėkį dėl ilgo}} {{15} oksido išsiskyrimo. Imituojamoje išmetamųjų dujų aplinkoje nerūdijančio plieno duslintuvas pradėjo korozijos perforaciją tik po 500 veikimo valandų. 3. Ankstyvieji titano lydiniai (pvz., Ti-1,5 Al prototipas): nors jie padidina atsparumą oksidacijai, jų stiprumas aukštoje temperatūroje yra nepakankamas, todėl sunku atitikti sudėtingos formos duslintuvo reikalavimus. 400 laipsnių kampu jo tempiamasis stipris yra tik 550 MPa, o tai yra ribotas patobulinimas, palyginti su grynu titanu. Pagrindinis prieštaravimas: būtina vienu metu pasiekti aukštą atsparumą oksidacijai, didelį stiprumą ir gerą lankstumą, kad būtų galima susidoroti su ekstremalia aplinka po duslintuvo centrinio vamzdžio (700–800 laipsnių).
Ii. Ti-1.5Al titano lydinys:Technologiniai laimėjimai ir veikimo patikrinimas Siekdama išspręsti pirmiau minėtus iššūkius, pramonė sukūrė patobulintą Ti-1,5 Al titano lydinį. Optimizavus sudėtį ir valdant procesą, jo veikimas buvo žymiai patobulintas. 1. Komponento konstrukcija ir antioksidacinis mechanizmas: Al elemento reguliavimas: 1,5 % Al pridedama, kad susidarytų tanki Al₂O₃ apsauginė plėvelė, kuri slopina deguonies difuziją į titano substratą. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad patobulinto Ti-1,5Al oksidacijos greitis 800 laipsnių temperatūroje yra 60 % mažesnis nei gryno titano, o oksido sluoksnio lupimo greitis sumažėja nuo 15 μm/h iki 2 μm/h. Mikroelementų sinergija: įdėkite 0,1% Y (itrio), kad patobulintumėte grūdus ir išvengtumėte grūdų ribų trapumo, kurį sukelia oksidacija. Pridėjus Y elementą, medžiagos pailgėjimas po lūžio padidėjo nuo 12% iki 15%, atitinkantis duslintuvų štampavimo formavimo reikalavimus. Terminio apdorojimo procesas: Priimamas tirpalo apdorojimas+senėjimas (STA). Palaikius 550 laipsnių 4 valandas, atliekamas oro aušinimas, kad fazė būtų visiškai transformuota ir būtų pasiekta pusiausvyra tarp stiprumo ir plastiškumo. 2. Aukštos-temperatūros našumo palyginimas: 400 laipsnių darbo sąlygomis patobulinto Ti-1,5Al lenkimo stipris pasiekia 480 MPa, o tai yra tris kartus didesnis už puretą. Tempimo stipris siekia 550 MPa, o tai yra dvigubai didesnis nei gryno titano. Atliekant aukštos temperatūros ciklo bandymą 800 laipsnių kampu, jo stiprumo susilpnėjimo koeficientas yra mažesnis nei 5%, o gryno titano stiprumas viršija 20% . 3. Apdorojamumas ir patikimumas Formavimas: patobulintas Ti-1,5Al turi gerą plastiškumą (pailgėjimas po lūžimo didesnis arba lygus kitiems procesams, 15% vamzdžių ir lenkimo procesams). išeiga yra 25 % didesnė nei ankstyvųjų titano lydinių. Šiluminis stabilumas: Po 1000 valandų bandymo aukštoje temperatūroje (700-800 laipsnių) ant medžiagos paviršiaus nėra įtrūkimų, o oksido sluoksnio storis padidėja tik 8 μm. Tarptautinis sertifikatas: 2009 m. jis išlaikė ASTM standarto registraciją ir gavo leidimus patekti į rinką iš penkių šalių, įskaitant Jungtines Valstijas, Jungtinę Karalystę ir Vokietiją, tapdamas pirmuoju aukštai temperatūrai atspariu titano lydiniu, kurį dideliais kiekiais pradėjo naudoti pagrindiniai automobilių gamintojai.
III. Titano lydinio duslintuvų techniniai privalumai ir taikymo scenarijai
1. Lengvo svorio ir energijos taupymo -privalumai Titano lydinio tankis (4,5 g/cm³) sudaro tik 60 % nerūdijančio plieno tankio. Kaip pavyzdį paimkite tam tikro prabangaus automobilio modelio duslintuvą. Panaudojus titano lydinį, jo svoris sumažėjo nuo 8,2 kg iki 5,6 kg, o tai sumažėjo 32%. Tikri transporto priemonių bandymai rodo, kad degalų sąnaudos sumažėja 2,1%, o anglies dvideginio emisija sumažėja 5,8 g/km.
2. Patvarumo pagerinimas: imituojant 100 000 kilometrų kelio bandymą, titano lydinio duslintuvo oksido sluoksnio storis padidėjo tik 8 μm (45 μm nerūdijančio plieno atveju). Nuovargio įtrūkimų neatsirado (nerūdijančiame pliene atsirado daug įtrūkimų). Išmetimo pasipriešinimo svyravimai yra mažesni nei 3% (15% nerūdijančiam plienui), todėl išvengiama galios praradimo.
3. Įprasti naudojimo atvejai: didelio našumo modeliai: „Porsche 911 Turbo S“ naudoja titano lydinio duslintuvus, kurie leidžia sumažinti svorį 12 kg, tiksliau sureguliuoti garsą ir 0,2 -sekundės sumažinti 0–100 km/h įsibėgėjimo laiką. Hibridinis modelis: „Toyota Prius Prime“ sumažina šilumos nuostolius per titano lydinio centrinius vamzdžius, padidindamas akumuliatoriaus šilumos valdymo sistemos efektyvumą 8%, o grynai elektrinį atstumą prailgindamas 6 kilometrais. Lenktynių srityje: F1 lenktyninio automobilio duslintuvas naudoja titano lydinio plonasienius vamzdelius (0,8 mm storio), kurie gali nepertraukiamai veikti 2 valandas 1000 laipsnių kampu be gedimų, o jo svoris yra 40% mažesnis nei nerūdijančio plieno tirpalo.
Titano lydinių naudojimas automobilių duslintuvuose yra puikus medžiagų mokslo ir inžinerinės praktikos derinys. Nuo Ti-1.5Al sudėties naujovių iki tarptautinio standarto sertifikavimo, titano lydiniai ne tik sprendžia pramonės problemas, susijusias su oksidacija aukštoje-temperatūroje ir stiprumo susilpnėjimu, bet ir skatina automobilių išmetimo sistemų evoliuciją link „lengvo svorio, ilgo tarnavimo ir mažo emisijos“. Atsiradus priedų gamybos ir paviršiaus inžinerijos technologijoms, titano lydinio duslintuvai taps standartine aukščiausios klasės automobilių ir naujų energetinių transporto priemonių modelių įranga, prisidės prie pagrindinių medžiagų sprendimų siekiant pasaulinių anglies dioksido mažinimo tikslų.