Le titane et ses alliages offrent d'excellentes performances globales telles qu'une excellente légèreté, une bonne résistance aux hautes températures et à la corrosion. Ils ont été utilisés à l'origine dans l'industrie maritime pour résister à la corrosion des ions chlorure et à l'atmosphère de micro-oxydation. L'alliage de titane a une meilleure résistance à la chaleur que l'alliage d'aluminium et l'alliage de magnésium, la température de travail peut atteindre environ 550℃. Le module d'élasticité de l'alliage de titane est environ la moitié de celui de l'acier, son faible coefficient de dilatation thermique est environ 50% de l'acier inoxydable et de l'aluminium, non magnétique, faible conductivité thermique, en même temps il a une bonne machinabilité et une bonne performance de soudage, peut être utilisé pour diverses pièces.

Le titane a un point de fusion exceptionnel et est très résistant à la corrosion. Il est également léger, ce qui le rend idéal pour les pièces automobiles. Ces dernières années, les alliages de titane sont de plus en plus utilisés dans l'industrie automobile, ce qui permet de réduire considérablement le poids des véhicules, la consommation de carburant et les nuisances sonores. Ils sont capables de réduire le poids du moteur et d'améliorer le rendement énergétique tout en améliorant l'apparence des véhicules. Ils peuvent également réduire les émissions et diminuer le coût de possession pour les propriétaires de voitures. Voici les principales pièces en titane utilisées dans l'industrie automobile. Depuis 1956, année où GM a réussi à mettre au point la première voiture entièrement en titane, la demande de voitures de luxe, de voitures de sport et de voitures de course augmente d'année en année. En 2015, la quantité de titane utilisée dans les voitures dans le monde a dépassé les 5 000 tonnes.

Années Pièces détachées Matériau Entreprise Type de voiture
1992 Barre d'accouplement Ti-6Al-4V Honda Acura NSX
1994 Barre d'accouplement Ti-6Al-4V Ferrari 12 cylindres
1996 Boulon de roue Ti-6Al-4V Polsh Roues optionnelles pour voitures de sport
1998 Goupille de frein Gr2 Mercedes S - niveau
1998 Bague d'étanchéité du cylindre 1STi VW tous
1998 Poignée du changeur de vitesse Gr1 Honda S 2000 berline à toit ouvrant
1999 Barre d'accouplement Ti-6Al-4V Polsh CT3
1999 soupape Ti-6Al-4V et PM-Ti Toyota Al Tezza
1999 Rotor du turbocompresseur Ti-6Al-4V Mercedes Moteur diesel de camion
2000 Ressort de suspension Timetal LCB Le public Lupo FSI
2000 Boulon de roue Ti-6Al-4V BMW M - Accessoires techniques
2000 Support de ressort de soupape Ti-6Al-4V Mitsubishi 1.81 le cylindre
2000 Rotor du turbocompresseur γ-Ti Al Mitsubishi Lancer
2001 Système d'échappement Gr.2 Ti General Motors Corvett Z06
2001 Boulon de roue Ti-6Al-4V VW Sports GTI
2002 Type de vanne Ti-6Al-4Vet PM-Ti Nissan Infiniti Q45
2003 Ressort de suspension Timetal LCB Ferrari 360 Stradale

Le châssis de la voiture

Le titane est un bon matériau pour les châssis de voiture en raison de sa grande résistance et de sa robustesse. Au Japon, les constructeurs automobiles ont choisi des tubes commerciaux soudés en titane pour les carrosseries, un métal solide qui permet aux conducteurs de se sentir en sécurité au volant.

Le moteur

L'alliage de titane est le matériau idéal pour la bielle du moteur. La bielle en alliage de titane permet de réduire efficacement la masse du moteur, d'améliorer le rendement énergétique et de réduire le volume des gaz d'échappement. Par rapport à la bielle en acier, la bielle en titane peut réduire la masse de 15% à 20%. La première application concerne la nouvelle voiture Ferrari 3.5LV8 et le moteur de l'Acura NSX en Italie. Ti6Al4VTi10V2Fe3Al, Ti3Al2.0V et Ti4Al4MOSN0.5s I, etc. D'autres alliages de titane tels que Ti4Al2S i4Mn et Ti7M4Mo sont également en cours de développement pour les applications de bielles.

Les soupapes de moteur automobile en alliage de titane permettent non seulement de réduire le poids, mais aussi de prolonger la durée de vie et de réduire la consommation de carburant. Par rapport à une soupape en acier, la masse de la soupape en titane peut être réduite de 30% ~ 40% et la vitesse limite du moteur peut être augmentée de 20%. Actuellement, le matériau de la soupape d'admission est principalement Ti6A l4V, et le matériau de la soupape d'échappement est principalement Ti-6242S. Généralement, le Sn et l'Al sont ajoutés ensemble pour réduire la fragilité et augmenter la résistance. L'élément Mo peut améliorer la performance du traitement thermique de l'alliage de titane, améliorer la résistance de l'alliage de titane durci et vieilli et augmenter la dureté en même temps. Mitsubishi utilise des supports de ressort de soupape en alliage ti-22V-4Al dans ses véhicules de grande série, ce qui réduit la masse de 42% par rapport au verrou en acier d'origine, le mécanisme de soupape réduit la masse d'inertie de 6%, et la vitesse maximale du moteur augmente de 300r/min.

Le vilebrequin en alliage Ti-5Al-2Cr-Fe est produit à titre expérimental au Japon, mais il n'a pas été mis en pratique en raison de la nécessité d'un traitement anti-collage. D'autres pièces du moteur, telles que le culbuteur, le ressort de soupape et le boulon inférieur de la bielle, sont fabriquées en alliage Ti-6A1-4V. Le vilebrequin en alliage ti-3A1-2,5V à coupe franche spécialement développé au Japon a été utilisé dans la voiture de course de luxe Honda 3.0L V6NSX de 280 CV. Par rapport à un vilebrequin en acier ayant la même résistance à la fatigue, le poids est réduit de 30% et la vitesse du moteur est augmentée de 700r/min. Ces résultats indiquent que le titane a été accepté et largement utilisé dans les voitures de course.

Printemps

Par rapport à l'acier, le titane et ses alliages ont un module d'élasticité plus faible, sont plus légers et présentent une bonne résistance à la corrosion, ce qui les rend adaptés à la fabrication de composants élastiques. Les ressorts en titane sont 60-70% plus légers que l'acier, et dans une voiture familiale américaine typique de 5-6 places, 9 kg à 13,6 kg peuvent être économisés en utilisant quatre ressorts de suspension. En même temps, l'excellente résistance à la fatigue et à la corrosion de l'alliage de titane peut améliorer la durée de vie du ressort.

Les alliages de titane actuellement disponibles pour les ressorts automobiles comprennent le Ti-4.5Fe6.8Mo-1.5Al et le Ti-13V11C-3Al, qui ont été utilisés à l'origine dans les ressorts de suspension des engrenages de la nouvelle voiture Lupo FSI de Volkswagen en Europe.

Turbocompresseur

Les turbocompresseurs peuvent améliorer l'efficacité de la combustion du moteur ainsi que sa puissance et son couple. Le rotor de la turbine du turbocompresseur doit fonctionner dans les gaz d'échappement à haute température (plus de 850℃) pendant une longue période, ce qui nécessite une bonne résistance à la chaleur, alors que le métal traditionnel, tel que l'alliage d'aluminium, n'est pas disponible en raison de son faible point de fusion. Bien que les matériaux céramiques soient utilisés dans les rotors de turbine en raison de leur légèreté et de leur résistance aux températures élevées, leur application est limitée en raison de leur coût élevé et de leur mauvais moulage. C'est pourquoi le rotor de turbine en alliage Ti-Al a été mis au point et vérifié par de nombreux essais. Il présente non seulement une bonne durabilité et une bonne efficacité, mais il peut également améliorer l'accélération du moteur. Cette conception a été commercialisée avec succès dans la série Mitsubishi Lancer Evolution.

Système d'échappement et silencieux

Le titane est largement utilisé dans les systèmes d'échappement des automobiles. Les systèmes d'échappement en titane et ses alliages améliorent non seulement la fiabilité, la durée de vie et l'apparence, mais réduisent également la masse et améliorent l'efficacité de la combustion du carburant. Dans la série Golf, le système d'échappement en titane peut réduire la masse de 7 à 9 kg. La Chevrolet Corvette 206 2000 utilise un silencieux et un tuyau d'échappement en titane de 11,8 kg au lieu d'un système en acier inoxydable de 20 kg. Honda, Suzuki et d'autres constructeurs de grosses voitures et de certaines voitures de taille moyenne ont utilisé des silencieux en titane.

Le titane utilisé dans les silencieux est principalement du titane industriel pur. Les buses d'échappement/assemblages de retour en titane ne sont pas sujets à la corrosion causée par les émissions de chlore et de soufre des gaz d'échappement, et leurs systèmes d'échappement ne sont pas piqués, même au niveau de la soudure. Comparé au matériau traditionnel du système d'échappement, l'acier inoxydable, le 40% a un poids inférieur, une accélération plus rapide et une distance de freinage plus courte.

Autres pièces en alliage de titane

Outre les pièces susmentionnées, le titane est également utilisé dans d'autres composants du moteur, des pièces du système d'entraînement, des systèmes de suspension, des axes de piston de moteur, des fixations automobiles, des écrous et des boulons d'oreille de montage, des saillies de porte, des supports de retenue, des pistons et des axes d'étrier de frein, des boutons de changement de vitesse et des disques d'embrayage automobiles, etc.