最近看到维西尼的一款车，据说是钛合金的，很轻，质感很好，可奇怪的是没有烤漆，和正常的山地车的感觉有很大不同！开始以为是维西尼特别的设计。偶然发现一篇介绍自行车的文章才明白，原来钛合金是重量轻，强度大；密度高吸附力差，不易着色，不易烤漆；具有极好的抗腐蚀性能，也不需要烤漆。下面就让我们一起了解下钛合金车架吧！
一、钛合金特点
钛合金是广泛地运用于航空航天技术领域的高性能材料，其重量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀是其最显著的特点。对于制作自行车架来说，在众多的金属材料中，钛合金是唯一同时具有高强度、低密度，极好的抗疲劳和耐腐蚀性能，以及较低的弹性模数的材料，因此它是十分理想地制作车架的材料。此外，钛合金也广泛地应用于医疗器械、化工设备、军工及运动器材等领域。由于加工工艺复杂，所以材料价格昂贵，这是造成产品价格较高的主要原因。
钛合金和很多合金金属一样，也是由钛与一些有用的金属成份组成，以满足对材料性能的要求，但其主要成份中钛占到90%以上。在航空航天技术中广泛应用的是两种合金，既Ti6AL4V（6％铝，4％钒，90％钛）和Ti3AL2.5V（3％铝，2.5％钒，94.5％钛）。Ti3AL2.5V是用于制造高强度管材的专用材料Ti6AL4V则主要用于航空航天领域中机身的制造。
作为制作高档的自行车架的材料应具有较高的强度和硬度，钛合金将是一种极好的选择。不仅其重量仅为钢的50％，且强度重量比铬钼钢高28.4％。钛合金同时具备很好的抗疲劳的性能，疲劳极限是钢的两倍，铝合金车架在使用较长时间以后在这方面也无法与钛合金车架相比。作为应用在自行车架上的高强度和低密度的钛合金材料，它不仅会让车架重量轻、强度高而且会让车架更经久耐用。 钛合金具有极好的抗腐蚀性能，事实上，作为自行车架的使用，它的表面不需要涂漆保护，因为它不会象铁和铝车架那样生锈或腐蚀，并耐酸雨、紫外线、潮湿等的侵蚀，所以你不必担心其金属表面会因裸露在空气中形成凹陷、锈蚀。
由Ti 3AL2.5V制成的钛合金车架采用无缝管材的焊接技术，其管材经冷轧成形后经过严格地挑选、检验，以保证其材料的强度和质量。为了使车架的设计更加完美并满足轻量化、几何学结构、空气动力学的要求，管材的加工采用专用的设备保证其精密的尺寸，管形被设计加工成椭圆、水滴、锥管、垂直椭圆等各种形状，再经过工艺要求很高的氩弧焊接和外表面的手工打磨处理
二、钛合金优势
钛合金车架其强度和重量比率要高出一般的钢车架和铝车架75%以上。
钛合金车架其疲劳寿命比一般的钢车架和铝车架高出5倍，这意为着它将陪伴您度过一段相当长的美好时光。 每一款车架的设计，我们都力求展示出钛合金车架独特的产品魅力，注重美观、轻量化与强度设计的完美结合。 在你经过了一个长达5个小时的骑行以后，使用其它材料的车架你会感觉来自公路的振动与冲击会通过车架更直接地作用于你的身体，这时你会更喜欢钛合金材料的车架在长途骑行后的感受。 其超强的耐腐蚀能力，具有很长的寿命。
三、钛合金历史
1791年，被英国修道士William Gregor发现，1795年，正式命名为Titane－钛，这个名字来自于希腊神话中的巨人泰坦之名。直到1910年，才第一次提炼出了纯度为99.9%的钛，是一个名为Matthew Albert Hunter的人从炸弹的钢片中加热提炼出了TiC14（四氯化钛）和钠。时至今日，钛的生产方法是通过从TiC14和镁，这两种物质中还原而来。这种方法是1946年，由William Justin Kroll发展的。
四、力学性质
钛极难提炼。因为它必须被隔离，然后再进行昂贵而又复杂的化学工序。纯钛意味着什么也不是，因为它太柔软了。为了让它有实用价值，必须给它添加别的金属作为助手。当然，这一切的前提是根据钛本身固有的性质去做。所以，我们通常所称的“钛”，它是一种有着特殊性质的合金。从总的观点来看，钛的出色在于它有很高的强度，质量比（强度高，但是质量轻），良好的抗腐蚀性，非磁性。热膨胀和热传导系数小，抗冲击韧性（国内有的车友称之为金属还原性）和抗疲劳指数高等主要特点。材料学上，我们称钛合金为同素异形金属，因为它能呈现出不同的晶体形状。有六角形或者立方体。
五、钛合金焊接
钛合金管材的敏感性：如果把钛实用于工业中，主要困难是钛对摩擦带来的损耗很敏感。简单举例就是，在高速中，链条对一片纯钛飞轮的磨损，就像焊接时产生的反应那样剧烈。我想，用这样一个化学例子来解释就会使大家明白得更加简单，但不是在吓唬人。虽然钛的六角形晶体结构使其性质优异，但是温度能让此结构有所改变（这里是化学变化，跟前面所讲的热膨胀，热传导等物理变化不属于同一范畴）。因为这个原因，我们把钛称为饱和晶体结构，因此钛合金中不能够有一点的杂质，哪怕是很小的含量。否则，在钛管的焊接线内部会出现裂口。现在我们大概知道了这些困难，那么怎么样对钛合金管材进行焊接呢。
一只钛合金车架，我们不能用取近似值的态度来对待。在焊接的时候，高温的环境下，要把所有危险的范围用气体隔离，使之不被杂质“感染”。我们称之为沐浴式熔化（试想人在冲洗热水澡时，就是全身被热水包围，顾名思义）。于是，我们采用气体被称为“监督气体”。在焊接的小环境里，这种气体时惰性的。我们有两种方法来创造一个焊接环境，第一种方法是使用一个钟形罩，另一种方法是在焊接部位维持提供一种惰性气体，要求源源不断，流量丰富，持续稳定，用气流将整个环境笼罩。一般我们选用氩气和氦气，因为它们容易被提供，而且价格便宜。在用量上面，是将75%的氩气和25%的氦气混合。对于一些特殊情况，比如说焊接部分较大，为了优化效率，也会使用电弧来充当气体环境。 监督气体也不能保证能提供一个完全被气体密闭的环境，毕竟工人在手工焊接时，手套还是要接触管材。为了减小这个影响，好点的焊接工作间都会先净化空气环境，而且会在此空间内冲入大量的中性气体，这所有的一切带来的显著问题就是——成本的提高（现在大家该知道为什么钛合金车架贵了吧）。 主要的焊接技术有三种，都是采用电弧。 TIG（Tungstene Inert Gas 惰性钨气体焊接），这种焊接方法在上次给王木土的Lapierre资料中提到过。这里采用的是一种用钨做丝的不可熔电极。 MIG（Metal Inert Gas 惰性金属气体焊接），它使用的是线圈状的可熔电极。 PAW，这种方法暂时没有应用于自行车制造，主要用于军工。
六、其他知识
1、不同型号的钛合金： 3AL－2.5V （就是含3%的铝，2.5%的钒），它是最典型的，也是我们见得最多的钛合金。用它造出的车架骑起来比较舒服。在欧洲，老年人多喜欢选用这种钛合金车架。3/2.5管材一般是抽拉成的，横截面较大，与经典的圆管相似。所以用它来造车架比较普遍。 6AL－4V（6%的铝，4%的钒），它就硬很多。它不能抽拉成管材，或者讲很难。它一般是用旋转的车床来加工的（就是大家通常说的车出来），焊接的时候要用到金属片，不能单纯熔化本质材料连接。现在用6/4管材做车架技术最好的就是Litespeed，很少有品牌能掌握好这个技术。6/4钛合金常常用来制造那些刚性要求高的小部件，比如说后叉爪，主轴，螺丝，车头转向五件，轮轴轴心等。
2、再添加点钛的小知识： 钛合金是广泛地运用于航空航天技术领域的高性能材料，其重量轻、强度高、韧性好、耐腐蚀是其最显著的特点。对于制作自行车架来说，在众多的金属材料中，钛合金是唯一同时具有高强度、低密度，极好的抗疲劳和耐腐蚀性能，以及较低的弹性模数的材料，因此它是十分理想地制作车架的材料。此外，钛合金也广泛地应用于医疗器械、化工设备、军工及运动器材等领域。由于加工工艺复杂，所以材料价格昂贵，这是造成产品价格较高的主要原因。 钛合金和很多合金金属一样，也是由钛与一些有用的金属成份组成，以满足对材料性能的要求，但其主要成份中钛占到90%以上。在航空航天技术中广泛应用的是两种合金，既Ti6AL4V（6％铝，4％钒，90％钛）和Ti3AL2.5V（3％铝，2.5％钒，94.5％钛）。Ti3AL2.5V是用于制造高强度管材的专用材料Ti6AL4V则主要用于航空航天领域中机身的制造。 监督气体也不能保证能提供一个完全被气体密闭的环境，毕竟工人在手工焊接时，手套还是要接触管材。为了减小这个影响，好点的焊接工作间都会先净化空气环境，而且会在此空间内冲入大量的中性气体，这所有的一切带来的显著问题就是——成本的提高（现在大家该知道为什么钛合金车架贵了吧）。 主要的焊接技术有三种，都是采用电弧。 TIG（Tungstene Inert Gas 惰性钨气体焊接），这种焊接方法在上次给王木土的Lapierre资料中提到过。这里采用的是一种用钨做丝的不可熔电极。 MIG（Metal Inert Gas 惰性金属气体焊接），它使用的是线圈状的可熔电极。 PAW，这种方法暂时没有应用于自行车制造，主要用于军工。
3、其他知识
不同型号的钛合金： 3AL－2.5V （就是含3%的铝，2.5%的钒），它是最典型的，也是我们见得最多的钛合金。用它造出的车架骑起来比较舒服。在欧洲，老年人多喜欢选用这种钛合金车架。3/2.5管材一般是抽拉成的，横截面较大，与经典的圆管相似。所以用它来造车架比较普遍。 6AL－4V（6%的铝，4%的钒），它就硬很多。它不能抽拉成管材，或者讲很难。它一般是用旋转的车床来加工的（就是大家通常说的车出来），焊接的时候要用到金属片，不能单纯熔化本质材料连接。现在用6/4管材做车架技术最好的就是Litespeed，很少有品牌能掌握好这个技术。6/4钛合金常常用来制造那些刚性要求高的小部件，比如说后叉爪，主轴，螺丝，车头转向五件，轮轴轴心等。
4、钛的主要生产地： 自行车使用的钛合金，主要来自两处。首先是美国。美国是世界上钛合金车架最大的生产地，所以他们的钛合金也更加贵族一点。 除开美国，其余的钛合金大部分来自于亚洲。前苏联解体后，用于军工的钛就被用来造自行车了。这些钛合金并不是不好，但是根据型号，性质差别很大。因为价格便宜，所以很多美国品牌也大量订购。如果一只钛合金车架没有很明确的标明是“Made in USA”，那么它的钛合金就肯定来自亚洲。
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发表于 2014-5-16 15:54:50
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发表于 2014-9-12 01:35:18
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