一、定义与核心需求
新能源汽车关键部件用钛棒是以钛及钛合金为基材，通过熔炼、锻造、轧制等工艺制成的棒状材料，专为新能源汽车轻量化、高安全性和长寿命需求设计，主要应用于电池系统、电机、底盘结构等核心部件，满足高强度、耐腐蚀、抗疲劳等性能要求。
二、常用材质与牌号
| 牌号 | 类型 | 主要成分 | 核心特性 |
| TC4 | α+β型钛合金 | Ti-6Al-4V | 高强轻量化（强度≥895 MPa）、耐温性（≤400°C） |
| TA18 | 近α型钛合金 | Ti-3Al-2.5V | 冷加工性能优异，适合精密冲压成型 |
| TB3 | β型钛合金 | Ti-10Mo-8V-1Fe-3Al | 超高强度（≥1100 MPa）、抗疲劳 |
| TA1 | 工业纯钛 | Ti≥99.5% | 高耐蚀性、低成本，用于非承力部件 |
| Ti-6242 | α+β型钛合金 | Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo | 高温性能（500°C）、抗蠕变 |
三、性能与特点
1、轻量化：
密度4.5 g/cm³，比钢轻60%，电池组减重可提升续航里程5%-8%。
2、高强度：
TC4抗拉强度895-930 MPa，TB3可达1100 MPa，适合高应力部件（如电机轴）。
3、耐腐蚀性：
抗电解液（LiPF₆）、冷却液（乙二醇）腐蚀，寿命是铝合金的3倍。
4、热稳定性：
TC4在400°C下强度保持率＞80%，适用于电机散热壳体。
5、抗疲劳性：
TB3在循环载荷下（10⁷次）无裂纹扩展，用于悬挂系统连杆。
四、制造工艺
1、熔炼：
真空自耗电弧炉（VAR）熔炼，控制氧含量（O≤0.15%）以提升韧性。
2、热加工：
TC4：β相区锻造（950-1000°C）后双重退火（950°C固溶+550°C时效）。
TA18：冷轧至薄板（厚度＜1 mm），用于电池连接片冲压。
3、表面处理：
阳极氧化生成5-20 μm TiO₂膜，提升耐电解液腐蚀性。
激光毛化处理（Ra=1-3 μm），增强与复合材料的粘接强度。
4、精密加工：
数控车削（刀具：金刚石涂层硬质合金），公差控制±0.01 mm。
五、应用领域与选材匹配
| 新能源汽车系统 | 具体部件 | 推荐牌号 | 核心需求 |
| 电池系统 | 电池壳体、极耳、连接件 | TC4、TA18 | 轻量化、抗电解液腐蚀 |
| 电机系统 | 转子轴、散热壳体 | TC4、Ti-6242 | 高强度、耐高温 |
| 底盘与悬挂 | 减震连杆、转向节 | TB3、TC4 | 抗疲劳、高冲击韧性 |
| 车身结构 | A/B柱加强件、防撞梁 | TC4、TA18 | 碰撞吸能、轻量化 |
| 热管理系统 | 冷却管路、泵阀组件 | TA1、TC4 | 耐冷却液腐蚀、低热膨胀 |
六、执行标准
| 标准类型 | 标准号 | 适用范围 |
| 中国国标 | GB/T 2965-2020 | 钛及钛合金棒材通用技术要求 |
| 美国标准 | ASTM B348 | 钛合金棒材与坯料 |
| 汽车行业 | SAE J2447 | 汽车用钛合金材料性能规范 |
| 欧盟标准 | EN 2002-1 | 航空航天衍生钛合金（参考应用） |
七、与其他汽车用钛合金的对比
| 牌号 | 强度 (MPa) | 耐蚀性 | 加工性 | 成本 | 典型应用 |
| TC4 | 895-930 | ★★★★☆ | 中等 | 中高 | 电机轴、电池壳体 |
| TA18 | 620-750 | ★★★☆☆ | 优异 | 中等 | 薄壁连接件、冲压件 |
| TB3 | 1100-1200 | ★★☆☆☆ | 差 | 高 | 悬挂连杆、高应力紧固件 |
| TA1 | 240-370 | ★★★★★ | 优异 | 低 | 冷却管路、非承力支架 |
对比结论：
TC4：综合性能最优，适用于多数关键承力部件。
TA18：适合复杂形状冲压件（如电池极耳）。
TB3：极端高强场景，但需注意耐蚀性短板。
TA1：低成本耐蚀方案，用于非结构件。
八、选购方法
1、按功能需求选材：
高安全部件（如电池壳体）：必选TC4（通过GB/T 31467.3挤压测试）。
精密冲压件（如连接片）：优先TA18（延伸率≥20%）。
极端轻量化：采用TB3，但需表面镀层防腐蚀。
2、验证材料资质：
要求供应商提供 IATF 16949认证（汽车行业质量管理体系）。
检测报告需包含 疲劳寿命测试（10⁷次循环，载荷≥50%σb）。
3、加工适配性评估：
焊接工艺：TC4需激光焊接（功率≥3 kW），保护气体纯度≥99.999%。
冷成型：TA18允许冷弯半径≥1.5倍棒径，TB3需预热至200°C。
4、成本优化策略：
非承力部件用TA1替代TC4，成本降低50%。
批量采购采用“钛-铝复合结构”（如电池箱体），减重同时降本30%。
九、注意事项
1、氢脆风险：
在高压电池系统（如氢燃料电池）中，钛合金吸氢需监控（氢含量≤100 ppm）。
2、电偶腐蚀：
避免钛与铝合金直接接触，采用绝缘涂层（如环氧树脂）或钛-钢过渡接头。
热膨胀系数差异：
钛（8.6×10⁻⁶/°C）与碳纤维（0.5×10⁻⁶/°C）结合时需设计柔性连接结构。
3、表面清洁度：
机加工后需酸洗（HF:HNO₃=1:3）去除α污染层，防止应力腐蚀开裂。
钛合金在新能源汽车中通过 轻量化、高强耐蚀 和 长寿命 特性，成为提升续航与安全性的关键材料。核心选型逻辑：
电池系统：TC4壳体+TA18连接件，平衡强度与成型性。
动力总成：TC4/Ti-6242用于高温高载部件。
成本控制：TA1用于非承力部件，TB3仅限极端高强场景。
需重点管控 氢脆敏感性 和 异种材料兼容性，通过表面处理与结构设计最大化钛合金性能优势，为新能源汽车的轻量化与可靠性提供核心支撑。
