1. Ekstreemsete töötingimustega seotud väljakutsed autode summutitega:Autode väljalaskesüsteem peab taluma 700{10}}800-kraadist temperatuuri (mis ületab tunduvalt mootorrataste väljalasketemperatuuri) ja samal ajal puutub see kokku heitgaasi söövitavate komponentide (nt SO₂, NOx) erosiooniga. Traditsioonilistel materjalidel on järgmised piirangud: 1. Puhas titaan (JIS-klass 2) : kõrgel temperatuuril võib see moodustada oksüdeeritud kõva ja rabeda kihi, mille tulemuseks on pinna koorumine ja väsimustugevuse vähenemine. Katsed näitavad, et kui puhast titaani on 200 tundi pidevalt 800 kraadi juures eksponeeritud, suureneb oksiidikihi paksus 15 μm ja paindetugevus väheneb 40%. 2. Roostevaba teras: sellel on ebapiisav korrosioonikindlus ja see on kalduvus lekkida, kuna oksiidist {{.15 tekib pärast pikaajalist kasutamist katlakivi. Simuleeritud heitgaasikeskkonnas tekkis roostevabast terasest summuti korrosiooniperforatsioon juba pärast 500 töötundi. 3. Varased titaanisulamid (nt Ti-1,5 Al prototüüp): kuigi need suurendavad oksüdatsioonikindlust, on nende tugevus kõrgel temperatuuril ebapiisav, mistõttu on raske täita summuti keeruka vormi nõudeid. 400 kraadi juures on selle tõmbetugevus vaid 550 MPa, mis on puhta titaaniga võrreldes piiratud edasiminek. Peamine vastuolu: Samaaegselt on vaja saavutada kõrgel temperatuuril oksüdatsioonikindlus, kõrge tugevus ja hea elastsus, et tulla toime ekstreemse keskkonnaga summuti kesktorust allavoolu (700-800 kraadi).
Ii. Ti-1.5Al titaanisulam:Tehnoloogilised läbimurded ja toimivuse kontrollimine Eespool nimetatud väljakutsetega toimetulemiseks on tööstus välja töötanud täiustatud Ti-1,5 Al titaanisulami. Tänu koostise optimeerimisele ja protsessi juhtimisele on selle jõudlust oluliselt täiustatud. 1. Komponentide disain ja antioksüdantide mehhanism: Al-elemendi reguleerimine: 1,5% Al lisatakse, et moodustada tihe Al₂O₃ kaitsekile, mis pärsib hapniku difusiooni titaansubstraadisse. Eksperimentaalsed andmed näitavad, et täiustatud Ti-1,5Al oksüdatsioonikiirus 800 kraadi juures on 60% madalam kui puhtal titaanil ja oksiidikihi koorumise kiirus langeb 15 μm/h-lt 2 μm/h-ni. Mikroelementide sünergia: lisage 0,1% Y (ütrium), et rafineerida terad ja vältida terade piiride oksüdatsioonist põhjustatud murenemist. Y-elemendi lisamine on suurendanud materjali venivust pärast purunemist 12%-lt 15%-le, mis vastab summutite stantsimisvormimisnõuetele. Kuumtöötlemisprotsess: võetakse kasutusele lahustöötlus + vanandamine (STA). Pärast 4-tunnist 550-kraadist hoidmist jahutatakse õhku, et muuta faas täielikult ümber ning saavutada tasakaal tugevuse ja plastilisuse vahel. 2. Kõrge-temperatuuri jõudluse võrdlus: 400-kraadise töötingimuste korral saavutab täiustatud Ti-1,5Al paindetugevus 480 MPa, mis on kolm korda suurem kui titaanpureen. Tõmbetugevus ulatub 550 MPa-ni, mis on kaks korda suurem kui puhtal titaanil. Kõrgtemperatuurilises tsüklikatses 800 kraadi juures on selle tugevuse nõrgenemise määr alla 5%, samas kui puhta titaani oma ületab 20% . 3. Töödeldavus ja töökindlus Vormitavus: täiustatud Ti-1,5Al on hea plastilisusega (pikenemine pärast purunemist Suurem või võrdne 15% ja muud protsessid, painutamine ja painutamine). saagismäär on 25% kõrgem kui varajastel titaanisulamitel. Termiline stabiilsus: Pärast 1000-tunnist kõrge temperatuuriga tsüklikatset (700-800 kraadi) pole materjali pinnal pragusid ja oksiidikihi paksus suureneb ainult 8 μm. Rahvusvaheline sertifikaat: 2009. aastal läbis see ASTM-i standardi registreerimise ja sai turulepääsuloa viielt riigist, sealhulgas Ameerika Ühendriikidest, Ühendkuningriigist ja Saksamaalt, saades esimeseks kõrgele temperatuurile vastupidava titaanisulam, mille peamised autotootjad on hulgi kasutusele võtnud.
III. Titaanisulamist summutite tehnilised eelised ja kasutusstsenaariumid
1. Kerge ja energiasäästlik-eelised Titaanisulami tihedus (4,5 g/cm³) moodustab vaid 60% roostevaba terase tihedusest. Võtke näiteks mõne luksusauto mudeli summuti. Pärast titaanisulami kasutamist vähenes selle kaal 8,2 kg-lt 5,6 kg-le, mis on 32%. Tegelikud sõidukitestid näitavad, et kütusekulu väheneb 2,1% ja süsinikdioksiidi heitkogused 5,8 g/km.
2. Vastupidavuse parandamine: simuleeritud 100 000-kilomeetrisel teekatsel suurenes titaanisulamist summuti oksiidikihi paksus vaid 8 μm (roostevaba terase puhul 45 μm). Väsimuspragusid ei esinenud (roostevabast terasest tekkisid mitmed läbivad praod). Heitgaasitakistuse kõikumine on alla 3% (15% roostevaba terase puhul), vältides võimsuskadu.
3. Tüüpilised kasutusjuhud: suure jõudlusega mudelid: Porsche 911 Turbo S kasutab titaanisulamist summutid, mis saavutavad 12 kg kaalulanguse, täpsema helihäälestuse ja 0,2-sekundi võrra lühema kiirenduse 0–100 km/h. Hübriidmudel: Toyota Prius Prime vähendab soojuskadu läbi titaanisulamist kesktorude, suurendades aku soojusjuhtimissüsteemi efektiivsust 8% ja pikendades puhtalt elektrilise tööulatust 6 kilomeetri võrra. Võidusõidu valdkonnas: F1 võidusõiduauto summuti kasutab titaanisulamist õhukeseseinalisi torusid (paksus 0,8 mm), mis võivad töötada 2 tundi 1000 kraadi juures ilma tõrgeteta ja selle kaal on 40% väiksem kui roostevaba terase lahendus.
Titaanisulamite kasutamine autode summutites on materjaliteaduse ja inseneripraktika täiuslik kombinatsioon. Ti-1,5Al kompositsiooniuuendusest kuni rahvusvahelise standardi sertifitseerimiseni – titaanisulamid ei tegele mitte ainult tööstuse valupunktidega, mis on seotud kõrgel-temperatuuri oksüdatsiooni ja tugevuse nõrgenemisega, vaid ajendavad ka autode väljalaskesüsteemide arengut "kerge, pika kasutusea ja madala heitgaasiga" suunas. Tänu lisandite valmistamise ja pinnatehniliste tehnoloogiate läbimurdele saavad titaanisulamist summutid tipptasemel autode ja uute energiasõidukite mudelite standardvarustuseks, mis aitab kaasa peamistele materjalilahendustele ülemaailmsete süsinikdioksiidi vähendamise eesmärkide saavutamisel.