可用鈦合金制造的汽車結(jié)構(gòu)件主要為發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的閥門、彈簧及其承座、連桿、曲軸、變速箱、轉(zhuǎn)向齒條和小齒輪等，底盤系統(tǒng)的彈簧、消聲器、排氣裝置等，車體系統(tǒng)的車輪襯套及軸承、各種半軸、緊固件等。賽車零部件已大量采用鈦材制造，因?yàn)橘愜囀遣挥?jì)成本的，追求的是勝利和安全。
汽車鈦材的發(fā)展歷程
鈦材在汽車上的應(yīng)用始于上世紀(jì)50年代中期，1956年美國通用汽車公司推出一輛名為“火鳥Ⅱ號(hào)”的鈦車身展覽用車。日本日產(chǎn)汽車公司于20世紀(jì)60年代后期在生產(chǎn)的R382車上用了一些鈦合金零件；上世紀(jì)80年代本田汽車公司用鈦材制造賽車零部件。
上世紀(jì)90年代以來，由于技術(shù)的進(jìn)步開發(fā)出了一些低成本的鈦合金諸如美國鈦金屬公司的Time-62S、Timetal-LCB、Timetal-1100、SP-700，同時(shí)由于節(jié)能減排的迫切性和提高性能的要求日益提升，人們對(duì)鈦材在汽車中應(yīng)用的興趣又進(jìn)一步上升。1992年在東京召開的第29屆國際汽車展覽會(huì)上展出了日本制造的鈦車身和發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車；1996年，美國鈦金屬公司（Timet）研發(fā)的鈦排氣系統(tǒng)在國協(xié)會(huì)會(huì)議上展出，隨后克萊斯勒汽車公司制造出了鈦合金排氣系統(tǒng)。1989年~1998年日本汽車用鈦669t。鈦金屬公司還建了一個(gè)專門生產(chǎn)汽車鈦合金零部件的工廠。
采用鈦合金制造汽車閥，既可以減輕質(zhì)量，延長使用期限，又可以提高可靠性和節(jié)省燃料。早先使用是制造成本高的鈦合金，而后采用γ-Ti Al合金，發(fā)動(dòng)機(jī)的Max速度提高了約10%。近些年來，一些鈦生產(chǎn)者研發(fā)出一批價(jià)格較低的發(fā)動(dòng)機(jī)閥用鈦合金，并有一部分進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。提高閥用鈦合金的耐磨性是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)表面進(jìn)行滲氧處理，即使鈦中固溶盡量多氧，是提高表面硬度與耐磨性有效工藝之一。
美國德爾·韋斯特（Del west）公司制造的V-8型缸體的進(jìn)、排閥門獲得了較廣的應(yīng)用，進(jìn)氣閥門用的是Ti-6Al-4V，排氣閥使用的為Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo合金。每個(gè)閥的質(zhì)量約比不銹鋼制的輕50g，同時(shí)使用期限延長了2～3倍。日本日立公司用燒結(jié)法制備的Ti-5Al-2Cr-1Fe合金進(jìn)氣閥門獲得了較為廣泛的應(yīng)用，裝有這種進(jìn)氣閥的日產(chǎn)汽車公司的R382和及R380賽車在多項(xiàng)比賽中都取得了優(yōu)勝成績。過去用的鋼閥質(zhì)量為90g，而鈦合金閥僅55g，減輕了約40%，性能提高了10%～15%。
1998年，日本豐田汽車公司的雙門敞篷轎車和本田汽車公司的阿爾特扎（Altezza）汽車都使用了粉末冶金的Ti-6Al-4V/TiB合金制的進(jìn)氣閥，排氣閥則采用了耐熱的Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Nb-Si/TiB合金，前者的發(fā)動(dòng)機(jī)排量為2000ml，裝有1個(gè)27g的進(jìn)氣閥和8個(gè)24g的的排氣閥，一輛車總計(jì)用鈦材408g，該車的閥彈簧也是用鈦合金制的，其質(zhì)量從43g下降到36g，降低了16.3%。
排氣閥的工作溫度高，可用高溫鈦合金Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si（6242S）合金打造。但摩托車的閥更易較長時(shí)間暴露于高溫區(qū)，所以宜選用更耐熱的Timetal-1100（Ti-2.7Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si）合金，它是耐熱性最好的鈦合金之一，工作溫度約600℃，而兩輪摩托車排氣閥最好采用可在800℃長期工作的鈦合金制造。同時(shí)合金應(yīng)有高的耐損傷容限性能，于是研究者寄希望于研發(fā)AlTi3和AITi基的金屬間化合物新型鈦合金，并取得了一定的成效，有代表性的合金為：Ti-14Al-21Nb、Ti-14Al-21Nb-3V-2Mo、Ti-24Al-10Nb，Ti-25Al-8Nb-2Mo-2Ta、Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo和Ti-22AI-27Nb，不過它們的價(jià)格都不菲。
美國通用汽車公司的凱迪拉克16型汽車的746kW V-16發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛使用了輕金屬材料，汽缸體和汽缸頭為鋁合金的，而閥彈簧和一些配件為鈦合金制的。它的燃料經(jīng)濟(jì)性達(dá)7.23km/L。
