Il titanio e le sue leghe offrono eccellenti prestazioni complete, come un'ottima leggerezza, una buona resistenza alle alte temperature e alla corrosione, e sono stati utilizzati originariamente nell'industria navale per resistere alla corrosione degli ioni di cloruro e all'atmosfera di micro-ossidazione. La lega di titanio ha una migliore resistenza al calore rispetto alla lega di alluminio e alla lega di magnesio, la temperatura di esercizio può raggiungere circa 550℃. Il modulo elastico della lega di titanio è circa la metà di quello dell'acciaio, il suo basso coefficiente di espansione termica è di circa 50% dell'acciaio inossidabile e dell'alluminio, non magnetico, a bassa conducibilità termica, allo stesso tempo ha una buona lavorabilità e prestazioni di saldatura, può essere utilizzato per varie parti.

Il titanio ha un punto di fusione eccezionale ed è molto resistente alla corrosione. È anche leggero, il che lo rende ideale per le parti di automobili. Negli ultimi anni, le leghe di titanio sono sempre più utilizzate nell'industria automobilistica, in grado di ridurre notevolmente il peso dei veicoli, il consumo di carburante e la rumorosità, e ora stanno diventando una scelta popolare per le parti dell'automobile, dalle valvole del motore ai cerchioni degli pneumatici. Sono in grado di ridurre il peso del motore e di migliorare l'efficienza dei consumi, migliorando al contempo l'aspetto dei veicoli. Inoltre, possono ridurre le emissioni e i costi di gestione per i proprietari di automobili. Ecco alcuni dei principali componenti in titanio del settore automobilistico. Dal 1956, quando GM sviluppò con successo la prima auto interamente in titanio, la domanda di auto di lusso, sportive e da corsa è aumentata di anno in anno. Nel 2015, la quantità di titanio utilizzata nelle auto nel mondo ha superato le 5.000 tonnellate.

Anni Parti di ricambio Materiale Azienda Tipo di auto
1992 Biella Ti-6Al-4V Honda Acura NSX
1994 Biella Ti-6Al-4V Ferrari 12 cilindri
1996 Bullone della ruota Ti-6Al-4V Polsh Ruote opzionali per auto sportive
1998 Perno del freno Gr2 Mercedes S - livello
1998 Anello di tenuta del cilindro 1STi VW tutti
1998 Impugnatura del cambio di velocità Gr1 Honda S 2000 berlina live top
1999 Biella Ti-6Al-4V Polsh CT3
1999 valvola Ti-6Al-4V e PM-Ti Toyota Al Tezza
1999 Rotore del turbocompressore Ti-6Al-4V Mercedes Motore diesel per camion
2000 Molla di sospensione Timetal LCB Il pubblico Lupo FSI
2000 Bullone della ruota Ti-6Al-4V BMW M - Accessori tecnici
2000 Supporto della molla della valvola Ti-6Al-4V Mitsubishi 1,81 il cilindro
2000 Rotore del turbocompressore γ-Ti Al Mitsubishi Lancer
2001 Sistema di scarico Gr.2 Ti General Motors Corvett Z06
2001 Bullone della ruota Ti-6Al-4V VW GTI sportiva
2002 Tipo di valvola Ti-6Al-4V e PM-Ti Nissan Infiniti Q45
2003 Molla di sospensione Timetal LCB Ferrari 360 Stradale

Il telaio dell'auto

Il titanio è un ottimo materiale per i telai delle carrozzerie delle automobili grazie alla sua elevata resistenza e alla sua buona tenacità. In Giappone, le case automobilistiche hanno scelto i tubi saldati in titanio per i telai delle carrozzerie, un metallo resistente che permette agli automobilisti di sentirsi sicuri al volante.

Il motore

La lega di titanio è il materiale ideale per la biella del motore. La biella in lega di titanio può ridurre efficacemente la massa del motore, migliorare l'efficienza del carburante e ridurre il volume dei gas di scarico. Rispetto alla biella in acciaio, la biella in titanio può ridurre la massa da 15% a 20%. La prima applicazione è in Italia nella nuova auto Ferrari 3.5LV8 e nel motore Acura NSX, il materiale è principalmente Ti6Al4VTi10V2Fe3Al, Ti3Al2.0V e Ti4Al4MOSN0.5s I, ecc. Altre leghe di titanio, come Ti4Al2S i4Mn e Ti7M4Mo, sono in fase di sviluppo per applicazioni sulle bielle.

La valvola del motore dell'automobile in lega di titanio può non solo ridurre il peso, ma anche prolungare la vita utile e ridurre il consumo di carburante. Rispetto alla valvola in acciaio, la massa della valvola in titanio può essere ridotta di 30% ~ 40% e la velocità limite del motore può essere aumentata di 20%. Attualmente, il materiale della valvola di aspirazione è principalmente Ti6A l4V e il materiale della valvola di scarico è principalmente Ti-6242S. In genere, Sn e Al vengono aggiunti insieme per ottenere una minore fragilità e una maggiore resistenza. L'elemento Mo può migliorare le prestazioni del trattamento termico della lega di titanio, migliorare la resistenza della lega di titanio temprata e invecchiata e aumentare allo stesso tempo la durezza. Mitsubishi utilizza supporti per molle delle valvole in lega ti-22V-4Al nei suoi veicoli di serie, che riducono la massa di 42% rispetto alla chiusura originale in acciaio, il meccanismo delle valvole riduce la massa d'inerzia di 6% e la velocità massima del motore aumenta di 300r/min.

L'albero a gomiti in lega Ti-5Al-2Cr-Fe è in fase di produzione sperimentale in Giappone, ma non è stato messo in pratica a causa della necessità di un trattamento antiaderente. Altre parti del motore, come il bilanciere, la molla della valvola e il bullone inferiore della biella, sono realizzate in lega Ti-6A1-4V. L'albero motore in lega Ti-3A1-2,5 V a taglio libero, sviluppato appositamente in Giappone, è stato utilizzato nell'auto da corsa di lusso Honda 3.0L V6NSX da 280 CV. Rispetto all'albero motore in acciaio con la stessa resistenza alla fatica, il peso è stato ridotto di 30% e la velocità del motore è aumentata di 700r/min. Questi risultati indicano che il titanio è stato accettato e utilizzato ampiamente nelle auto da corsa.

Primavera

Rispetto all'acciaio, il titanio e le sue leghe hanno un modulo elastico inferiore, leggerezza e buona resistenza alla corrosione, adatte alla produzione di componenti elastici. Le molle in titanio sono più leggere di 60-70% rispetto all'acciaio e, in una tipica auto familiare americana a 5-6 posti, si possono risparmiare da 9 a 13,6 kg utilizzando quattro molle per le sospensioni. Allo stesso tempo, le eccellenti prestazioni a fatica e la resistenza alla corrosione della lega di titanio possono migliorare la durata della molla.

Le leghe di titanio attualmente disponibili per le molle automobilistiche includono Ti-4,5Fe6,8Mo-1,5Al e Ti-13V11C-3Al, originariamente utilizzate nelle molle delle sospensioni a ingranaggi della nuova Lupo FSI di Volkswagen in Europa.

Turbocompressore

I turbocompressori possono migliorare l'efficienza di combustione del motore e aumentarne la potenza e la coppia. Il rotore della turbina del turbocompressore deve lavorare in un gas di scarico ad alta temperatura, superiore a 850℃, per lungo tempo, il che richiede una buona resistenza al calore, mentre il metallo tradizionale, come la lega di alluminio, non è disponibile a causa del suo basso punto di fusione. Sebbene i materiali ceramici siano utilizzati nei rotori delle turbine per la loro leggerezza e resistenza alle alte temperature, la loro applicazione è limitata a causa del costo elevato e dello scarso stampaggio. Per questo motivo, è stato sviluppato un rotore di turbina in lega Ti-Al, verificato da numerosi test, che non solo ha una buona durata ed efficienza, ma può anche migliorare l'accelerazione del motore. Questo progetto è stato commercializzato con successo nella serie Mitsubishi Lancer Evolution.

Sistema di scarico e silenziatore

Il titanio è ampiamente utilizzato nei sistemi di scarico delle automobili. Il titanio e le sue leghe non solo migliorano l'affidabilità, la durata e l'aspetto, ma riducono anche la massa e migliorano l'efficienza della combustione del carburante. Nella serie Golf, il sistema di scarico in titanio può ridurre la massa di 7-9 kg. La Chevrolet Corvette 206 del 2000 utilizza un sistema di marmitta e tubo di scarico in titanio da 11,8 kg al posto di un sistema in acciaio inossidabile da 20 kg. Honda, Suzuki e altri produttori di auto di grandi dimensioni e di alcune auto di medie dimensioni hanno utilizzato marmitte in titanio.

Il titanio utilizzato nei silenziatori è principalmente titanio puro industriale. Le marmitte in titanio non sono soggette alla corrosione causata dalle emissioni di cloro e zolfo dei gas di scarico e i loro sistemi di scarico non presentano buchi, nemmeno in corrispondenza delle saldature. Rispetto al materiale del sistema di scarico tradizionale, l'acciaio inossidabile, ha 40% un peso inferiore, un'accelerazione più rapida e uno spazio di frenata più breve.

Altre parti in lega di titanio

Oltre alle parti sopra citate, il titanio è utilizzato anche in altri componenti del motore, parti del sistema di trasmissione, sistemi di sospensione, perno del pistone del motore, elementi di fissaggio automobilistici, dadi e bulloni di montaggio, sporgenze delle porte, staffa di fissaggio, pistone della pinza del freno, perno, pulsante del cambio di velocità e disco della frizione dell'automobile, ecc.