21世纪新材料智慧金属-钛弹簧

随着钛材的普及，钛制品的产品越来越受到人们的喜爱，钛弹簧具有高弹性、高强度,高塑性，和钢制弹簧相比有较好的抗疲劳性。钛合金具有较高的比强、 较低的弹性模量， 因此是一种理想的弹簧材料。 与钢弹簧相比， 钛弹簧具有重量轻、 体积小和共振频率高等优点， 其密度和弹性模量只有钢簧的一半， 而强度几乎与钢弹簧一样。 由于具有这些特点， 在实际应用中可将钛簧设计得比钢簧直径小、 圈数少。 就弹簧而言， 强度高是对材料最重要的性能要求， 所以高强度的β钛合金， 如Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr和Timetal LCB (Ti-6.8Mo-4.5Fe-1.5Al) 合金是制造弹簧的最佳选择。 将钛弹簧 (Timetal LCB) 与钢弹簧的各项特性做一比较列于表1。 由表可见， 一根钛弹簧比相应的钢弹簧轻3.06 kg， 对汽车中的四根支撑弹簧来说， 可减轻重量12 kg左右。 用钛弹簧代替钢弹簧可以轻而易举地解决长期以来一直困扰着设计者们的钢制弹簧太长、 直径太大的问题， 而且， 因为钛合金具有优异的抗腐蚀性能， 所以， 可以取消涂层， 从而进一步降低重量。 目前， 一些跑车中已经使用了钛弹簧。 例如， Timetal LCB弹簧已在Ford Simon & Simon赛车中使用两年以上， 减轻重量36 kg左右。