钛在汽车的应用：70载的钛路飞驰人生，赛车超跑新能源车的“钛”度

钛在汽车领域的应用：70载的钛路飞驰人生，赛车超跑新能源车的“钛”度

2025年我国汽车销量3440万辆，同比增长9.4%。其中新能源汽车销量1649万辆，同比大幅增长28.2%，新车渗透率首次超过50%。而汽车的制造材料种类繁多，包括金属材料、非金属材料和复合材料等，其中金属材料占整车重量约70%-80%，有钢铁材料、铝合金、镁合金、钛合金等。钛“轻量化、耐腐蚀、耐高温”的特性，完美契合汽车对节能减排、提升性能和安全可靠的需求，从1956年GM“火鸟Ⅱ号”全钛展览用车开启汽车钛工业的应用开始，钛在汽车的应用经历了概念验证到赛车专属，再到高端量产车渗透，新能源车探索的阶段。从1968年RA302赛车的钛合金连杆、1969年Nissan R382的钛合金气门，到今天的新能源车钛双极板、电池结构件等，经过70年的发展，钛在汽车的应用覆盖传动系统、排气系统、底盘与悬挂系统、制动系统、车身与紧固件以及新能源汽车等各方面。虽然受限于成本，其应用范围不如铝合金广泛，但在特定关键部件上具有不可替代的优势。

2025年比亚迪旗下方程豹品牌正式推出"钛系列"产品线，“钛3”、“钛7”，命名来自于具有超高延展性和可塑性的金属“钛”，以期像钛元素一样，通过产品超强的应用能力，赋予生活更多的价值和乐趣，开创引领下一代新能源汽车。虽然“钛3”、“钛7”并未真正使用钛材料，但却传达出钛在汽车领域的科技、硬核、轻量化、高安全的产品定位，标志着"钛"概念在消费端的成功落地。

汽车产销再创历史新高

2025年，我国汽车产销分别累计完成3453.1万辆和3440万辆，同比分别增长10.4%和9.4%，连续17年稳居全球第一。汽车产销连续三年保持3000万辆以上规模。新动能加快释放，新能源汽车产销分别完成1662.6万辆和1649万辆，同比分别增长29%和28.2%，渗透率（新车销量占比）达到47.9%，连续11年位居全球第一。乘用车市场首次双超3000万辆，商用车市场重回400万辆以上规模，行业整体展现出强大的发展韧性和活力。

图 2015-2025年中国汽车销量及增长率

而汽车的制造材料种类繁多，包括金属材料、非金属材料和复合材料等多元化材料组合，以满足汽车安全性、轻量化、经济性和舒适性的综合需求。其中金属材料占整车重量的约70%-80%，有钢铁材料、铝合金、镁合金、钛合金等轻金属。钢铁材料用量最大、最基础，包含普通钢材、高强度钢、超高强度钢、铸铁等。铝、镁、钛合金作为最轻的金属结构材料，镁的密度1.74g/cm³、铝密度2.70g/cm³、钛的密度4.51g/cm³，成为汽车减轻自重以提高其节能性和环保性的首选材料。此外铝、镁、钛合金材料还具有比强度和比刚度均高、导热导电性能好、阻尼减震性和电磁屏蔽性强、易加工成形、废料易回收等特点。适应全世界对汽车安全、节能和环保等要求，是汽车轻量化的首选材料,也是未来汽车发展的重要方向。

钛合金因其优异的“高比强度、耐腐蚀、耐高温”性能，成为实现极致轻量化的理想材料之一。

钛在汽车领域应用的特性

钛在汽车领域的应用，核心在于其“轻量化、耐腐蚀、耐高温”特性，完美契合了汽车对节能减排、提升性能和安全可靠的需求。此外钛具有抗氢脆性能、电磁屏蔽性能、高弹性、抗疲劳等性能，尽管受限于成本和加工难度，其应用目前集中在超跑、高端、性能车和特定关键部件上，但随着3D打印和粉末冶金技术成熟，钛在汽车的应用边界也将从赛车、超跑向高端电动车新能源汽车扩展。

极致轻量化

钛的密度约为4.51g/cm³，约为钢的57%，比钢轻但钛合金强度却与高强度钢相当，甚至更高，可实现相同强度下，减重40%～60%；钛的密度高于铝的2.7g/cm³和镁的密度1.74g/cm³，虽然钛比铝和镁重，但却能实现“极致轻量化”，主要在于其比强度（强度与密度的比值）极高，以及减重效率（同等强度下所需的材料体积）极低。钛在汽车上可应用于汽车发动机连杆、气门、弹簧等部件，轻量化直接意味着降低油耗、电耗、提升加速性能、提升抓地力、改善操控灵活性。

表 汽车常用金属性能比较

卓越耐腐蚀性

钛表面会形成一层厚度为2-10nm的致密TiO₂氧化膜，使其在海洋大气、雨雪、道路盐水、泥浆、酸碱等恶劣环境下具有极强的抗腐蚀能力，特别适合用于暴露在恶劣环境下的底盘部件（抵抗融雪剂NaCl/CaCl₂腐蚀）、排气部件（耐受含硫、氮氧化物的冷凝液腐蚀）、新能源车电池包壳体（耐电解液腐蚀），显著提升全生命周期价值。

优异耐高温性

钛的熔点高达1668℃，远高于铝的660°C。热导率17 W/(m·K)，仅为钢的1/5，适合热隔离应用。此外，钛的工作温度范围在-250°C至600°C（长期），在500-600℃的高温下仍能保持极高的机械强度，瞬时耐温更高可达800°C，能保证发动机和排气系统关键部件在高温下的强度、尺寸稳定和抗氧化能力，是提升发动机热效率、实现涡轮增压的必要条件。特别适合汽车的发动机气门、涡轮增压器转子、排气系统、消声器等。F1赛车和豪华超跑广泛采用钛合金排气系统，以承受800摄氏度以上的持续高温。TiAl合金涡轮转子可在900°C长期工作。

低弹性模量与高回弹性

钛的弹性模量约110GPa，介于钢200-210GPa和铝合金70-80GPa弹性模量之间，约为钢的一半，意味着钛比钢更软，弹性更好，在受力时更易发生弹性变形。制作同样强度的弹簧，钛弹簧在相同负载下挠度更高、直径更细、所需线圈更少，自由高度为钢弹簧的50%-80%，显著节省空间，重量比钢弹簧减轻40%-60%。

此外，钛的振动衰减能力优于钢。较低的弹性模量使得钛制部件在受到振动时，能更有效地将振动能量转化为热能并耗散掉。同时，钛的内部结构相对复杂，存在大量的晶格缺陷和位错，这些缺陷和位错会阻碍振动的传播，进一步增强其振动衰减能力，适合悬架弹簧、发动机部件、排气系统等。

低线膨胀系数，尺寸稳定、适配好

钛在常温下的线膨胀系数（CTE,Coefficient of Thermal Expansion）约为8.6×10⁻⁶/K，随温度升高缓慢增大，比如TA1一般在20°C到100°C时，CTE约为8.5×10⁻⁶/°C；在200°C到400°C区间内，CTE上升至9.5×10⁻⁶/°C；当温度达到600°C时，CTE可达11.3×10⁻⁶/°C。热膨胀系数低于钢的11.7×10⁻⁶/℃和铝合金的23.5×10⁻⁶/℃，这使它在温度变化大的环境中尺寸稳定性更好。钛应用于汽车发动机、排气、涡轮等高温部位，尺寸更稳定，不漏气、不变形；应用于汽车气门、活塞、连杆等运动件，冷热状态间隙稳定，噪音小、配合精度高、可靠性高。

且钛与其他汽车用材料的适配度较好，其热膨胀系数虽然比钢略低，但差异不大，在汽车结构中与钢件配合时，热胀冷缩的协调性尚可。钛的膨胀系数与陶瓷、复合材料接近，在连接时不易因温差产生应力开裂。适合车身、电池包等多材料混合结构。

高疲劳极限

钛合金在常温下具有良好的疲劳极限，意味着在一定应力水平以下，其可以承受近乎无限次的应力循环而不会发生破坏。最常用的Ti-6Al-4V合金，其旋转弯曲疲劳极限（10⁷次循环）可达500MPa以上，是普通结构钢的1.5倍左右，远高于铝合金，在同样受力、同样重量下，钛合金最不容易断。在不考虑其他失效模式，如果一个钛部件的工作应力低于此值，理论上其寿命无限的。

Ti-6Al-4V（TC4）的疲劳极限是其抗拉强度的约50%-60%，优于许多钢材和铝合金，材料强度利用率更高，2025年中科院研发成功一种新型3D打印(也称增材制造)后处理技术，制造出被誉为“全能”抗疲劳的钛合金材料，刷新了金属材料抗疲劳世界纪录。实验数据表明，在不同应力比的疲劳测试中，“全能”抗疲劳钛合金材料“比疲劳强度”全面优于所有金属材料。

钛合金的抗疲劳特性，使它在汽车发动机、底盘等承受循环应力的关键部件上，实现轻量化并保证长期可靠性，特别适合汽车气门、气门弹簧、连杆、弹簧座等发动机高频运动件，经受上亿次往复运动提升高转速稳定性。在排气管、涡轮壳体、法兰等冷热循环+震动+高温环境，疲劳性能衰减远小于钢和铝，不易开裂、不漏气、更耐用。以及持续路面冲击、反复载荷的汽车底盘系统与悬挂件，颠簸、扭转、冲击循环载荷的汽车车身与电池包结构。

表 不同材料疲劳性能

良好的电磁屏蔽性能

钛作为一种金属导体，具备天然、连续、稳定的电磁屏蔽能力，是钛在汽车应用“锦上添花”的高级特性。当电磁波在遇到钛表面时，大部分能量被反射回去。进入钛内部的电磁波能量，通过涡流等效应转化为热能而衰减。这种复合屏蔽效果使钛能有效衰减从低频到高频的电磁干扰，可满足智能座舱、自动驾驶传感器、雷达、车规级芯片的EMC电磁兼容要求。在追求极致性能、可靠性和轻量化的高端电动汽车及赛车领域，当需要一种既能屏蔽电磁干扰，又能作为轻量化结构件，还能耐受恶劣环境的材料时，钛为理想选择。

钛的电磁屏蔽性能使其应用于汽车电池包上盖、下护板，可屏蔽高压电磁干扰，保护电芯与BMS；用于汽车电机壳体、电控外壳以减少电磁辐射，提升电控稳定性；用于自动驾驶域控制器支架、壳体，保证雷达、摄像头、激光雷达不被干扰；用于汽车智能座舱骨架、显示屏框架降低车内电磁杂波，提升信号纯净度。

钛在汽车领域应用的发展历史

钛在汽车领域的应用发展史，是一部从航空航天材料向汽车高性能轻量化材料逐步渗透、从概念验证到赛车专属，再到高端量产车渗透的演进史。核心驱动力始终是轻量化、高性能、节能减排，最大的制约因素则是成本。

概念萌芽与早期探索（1950s-1970s）

钛材在汽车领域的应用最早可追溯至20世纪50年代中期，1956年美国通用汽车公司（GM）推出一辆名为“火鸟Ⅱ号”（Firebird II）的全钛车身展览用车，标志钛正式进入汽车工业视野，这辆车虽然从未量产，却第一次向世界展示了钛在汽车上应用的巨大潜力。

1966年-1967年，All American Racers (AAR)打造，伦·特里Len Terry设计，搭载由Aubrey Woods和Harry Weslake打造的3.0升V12发动机，在总共四台Eagle T1G赛车地盘chassis中，第四台（底盘号104）是被称为钛镁“Ti-Mag Car”，此外，Eagle T1G使用钛合金排气歧管、悬挂部件等，它是钛合金在F1赛车早期应用的革命性范例。the fourth incorporated advanced and exotic metal alloys. This included extensive use of titanium for many of the componentry, and a high percentage of magnesium sheet in the monocoque panelwork. Owing to its novel construction materials this car, chassis number 104, was referred to as the Ti-Mag Car.

The Eagles beak nose and titanium exhaust manifold certainly made it distinctive 。

图 Eagle Westlake T1G

来源：https://www.supercars.net/blog/eagle-westlake-t1g/

1967年，专为欧洲爬山赛（Hillclimb）打造的保时捷 910/8 Bergspyder，制造了一个直径约450毫米的钛制球形油箱，采用钛合金制动卡钳，

the 910/8 ‘Bergspyder’ hill climb car of 1967. Porsche made a titanium sphere of about 450 mm diameter as a fuel tank.

The 908 spherical tank was only about a millimeter of titanium wall thickness and was fitted with a rubber bladder.

the Bergspyder isshod with ultra-light beryllium brake discs and titanium callipers. （https://www.loveforporsche.com/porsche-910-8-bergspyder/）

图 Porsche 910 Bergspyder

随后的1960-1970年代，日本厂商开始在赛车领域小试牛刀。1968年6月29日，本田在羽田机场向媒体宣布了RA302赛车，根据本田官方（Honda Global）发布的RA302E发动机技术资料（https://global.honda/en/POWEREDbyHONDA/1968_ra302e/），RA302赛车采用镁合金单体壳（Magnesium-skinned monocoque）和钛合金连杆Titanium metal connecting rods ，是本田首款在F1引擎中量产级应用钛合金连杆的车型（1968年）。

图 本田RA302赛车 1968

来源：https://global.honda/en/F1/machine/1968_HondaRA302/

1969年，日产汽车推出专为日本大奖赛（Japan Grand Prix）打造的Group 7原型赛车R382（Nissan R382），目标是击败保时捷917等强劲对手。R382赛车搭载的GRX‑III V12发动机采用Ti-5Al‑2Cr‑1Fe烧结钛合金进气门，以实现高转速轻量化与疲劳可靠性，是日本汽车工业史上首次批量应用钛合金气门的赛车，也是汽车工业史上钛应用的关键起点。与1968年本田的RA302赛车共同构成日本赛车钛合金应用的早期双标杆。

图 Nissan R382 No.23(1969 : R382)

资料来源：https://www.nissan-global.com/EN/HERITAGE_COLLECTION/Nissan_R382_053.html

图 Nissan R382 No.21(1969 : R382)

图 日产R382赛车搭载的V12发动机

图片来源：赛车头条【技术】 更轻更强更耐热 名词解释之钛帽

1970年代是钛合金从军事航空向民用工业过渡的关键十年，这个阶段钛在汽车领域整体处于极早期、小众、仅限赛车、高端试验的阶段，未进入民用量产。核心应用集中在F1、Can-Am、勒芒等顶级赛事，以钛合金连杆、气门、弹簧座、少量车身、底盘件为主。

F1赛车（Formula 1）1970年赛季的本田RA302赛车官方确认采用钛合金连杆。Can-Am（加拿大-美国挑战赛）1970年赛季，设计师彼得·布莱恩特（Peter Bryant）打造的Autocoast Ti22钛合金赛车，Ti 22 Mark II “Titanium Car”，车手杰基·奥利弗（Jackie Oliver）驾驶Ti22在赛季末展现出竞争力。Ti22赛车采用钛悬挂部件，底盘采用铝和钛合金制成的单壳结构，这是钛首次被广泛应用于汽车，成为1970年代轻量化标杆。The chassis was a monocoque structure comprised of aluminum and titanium. This marked the first time that titanium was used extensively in a car. The name of the car was rather fitting, as 'Ti22' is the atomic symbol and weight of titanium.

The car's sponsor was Titanium Metal Corporation ， the titanium suspension piece。（来源于https://www.conceptcarz.com/view/makeHistory/836/view/f1/info/view/f1/team.aspx）

图 Ti 22 Mark II赛车

1970年-1971年勒芒24小时耐力赛（Le Mans）两届冠军，保时捷917K赛车，搭载4.5L 180°水平对置12缸自然吸气引擎，其发动机采用大量轻质镁钛合金部件。917赛车（917 KH（Kurzheck）、917LH（Langheck））采用玻璃纤维车壳、钢管车架、铝镁合金底盘、钛合金螺旋弹簧，实现车顶厚度仅为1.2mm。The early engines were 4.5 litres and produced 426 kW (570HP). The crankshafts were made of titanium.

图 保时捷917K赛车 发动机

1971年，USAC Indy Car系列赛，印第安纳波利斯500大赛中，McNamara车队推出的T501赛车，在汽车轮毂hubs、变速杆gearshift lever和部分螺栓bolts中使用钛，实现减重。McNamara T500, with a wide, flat, straight-sided monocoque and Lotus-style rocker-arm front suspension. The weight was expected to be between 1380 and 1400 pounds, compared with 1460 for its predecessor, the weight reduction having been achieved through the use of titanium in the hubs, gearshift lever and some of the bolts.(McNamara T501 car-by-car histories | http://OldRacingCars.com)

1970年代Indy赛车的钛合金应用仍处于小部件试验阶段，大规模的底盘应用要等到1990年代才实现，如1994年Mercedes 500I发动机的钛合金气门。

图 Mario Andretti in the STP McNamara 501

此外，Penske（潘世奇）和McLaren（迈凯伦）在赛车领域对钛合金的应用主要集中在悬挂系统（悬挂摇臂）和发动机内部（气门、连杆），旨在实现极致的轻量化。

1978-1979年，Honda成立冶金研究小组，由本田技研第三研究所主管荻原好敏领导，开发碳材料、钛合金、镁合金等新型金属材料，极大提高零件的强度和耐久性。本田（Honda）为挑战GP500摩托车赛事，重返 MotoGP（当时称 WGP 500cc），推出了划时代的NR500赛车，以椭圆活塞、32气门、钛合金核心部件为标志，采用Ti-6Al‑4V钛连杆、钛气门、钛弹簧座、钛紧固件、部分钛制摇臂、轴套等。是1970年代末期，钛合金在赛车轻量化应用的案例。

图 本田NR500_摩托车

赛车与跑车的标配量产期（1980s-1990s）

20世纪80年代钛制汽车零部件达到批量生产水平，得益于1980-1990年代钛合金冶炼技术的突破，锻造、轧制等加工技术进步。低成本钛合金研发的突破，使得钛在赛车领域实现了规模化应用，并开始在高性能豪华量产车上崭露头角。钛制发动机气门是当时最成熟、最广泛的应用。90年代随着豪华汽车、跑车、赛车需求量的逐年增加，钛制零部件得到飞快发展。1990年全世界汽车用钛量仅为50吨，1997年达到500吨。

20世纪80年代起，通用汽车、福特、沃尔沃、日产等巨头纷纷投入TiAl（钛铝）基合金气门的研发，以实现节油、降低辐射和噪音。1980年，福特汽车公司Sherman和Corbin在SAE（国际汽车工程师学会）上发表《Titanium Alloy Springs》，探讨在汽车悬架系统中使用Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo（简称Beta C或Ti-3-8-6-4-4）钛合金替代传统钢制弹簧的可行性。

1982年，保时捷956赛车（Porsche 956）搭载Type-935 2.65L双涡轮增压水平对置六缸发动机，镁合金发动机缸体，底盘结构首次使用铝合金单体壳，配备钛合金材质的螺旋弹簧。

图 Porsche 956 钛螺旋弹簧(1982–1983)

1985年本田推出耐力赛车RVF750，1987年推出公路版VFR750R（RC30），采用铬钼合金钢凸轮轴、铝合金油箱、FRP玻璃纤维外装套件，钛合金活塞杆，每一支钛合金锻造活塞杆都比VFR750F减少了50g。1987年本田VFR750R是全球首款在量产摩托车且是量产车上使用钛合金连杆Titanium Connecting Rods的车型。

图 Honda VFR 750R RC30

资料：https://www.motorcyclespecs.co.za/model/Honda/honda_vfr750rc30.html

1984年诞生保时捷962，是956的轴距拉长、空力微调、合规强化版。其搭载的Type-935水平对置六缸发动机，是956发动机的进化版。1987勒芒厂车的保时捷962C厂车标配钛悬挂弹簧、钛连杆、钛气门、钛驱动部件，钛合金紧固件，改装车全面钛化Full Titanium Upgrade Kit。Another good example of the Titanium Springs were used on this classic 962 Porsche suspension spring.

图 1986 Porsche 962C

1986年，保时捷959街车（Porsche 959）的发动机（代号M959/50）源于935“莫比迪克”赛车和956/962原型赛车。作为全世界首辆搭载有全轮驱动的高性能合法街车，前唇和门采用铝合金，保险杠为聚氨酯塑料，车身其余部件为凯拉夫Kevlar加强的玻璃纤维，汽车发动机采用铝制缸体和缸头，锻造铝制的活塞和钛合金接头、连杆。The type M95950 engine featured air-cooled cylinders but the 4-valve heads were water cooled, and the block was built with titanium connecting rods, alloy pistons, and Nickasil-lined bores。

图 1987 Porsche 959

1988年，捷豹Jaguar XJR-9赛车，是捷豹在 1982-1993年征战FIA Group C（世界耐力运动锦标赛）与IMSA GTP的纯赛事原型车系列之一，1988获得勒芒24h总冠军。Jaguar XJR-9搭载铝制缸体和缸盖，碳纤维和凯夫拉单体壳体底盘，后悬挂采用镁合金立柱，钛合金螺旋弹簧覆盖减震器。Rear suspension：magnesium uprights, titanium coil springs over dampers。

（https://www.ultimatecarpage.com/spec/764/Jaguar-XJR-9-LM.html）（https://rmsothebys.com/media/33041/xjr-9_oct_140.pdf）。1985年的捷豹aguar XJR6也采用镁合金立柱，钛合金螺旋弹簧配减震器。

图 Jaguar XJR9 group C (1988)

1990年代是钛合金在汽车工业中真正实现“产业化起飞”的黄金十年。全球汽车用钛量也从1990年的50吨增长至1997年的500吨。1989年-1998年日本汽车用钛669吨。1990年代，钛合金的应用高度集中在发动机的高性能部件上，减重和性能提升效果极其显著。

1990年，初代本田NSX（New Sportscar eXperimental）横空出世，始于1984年宾尼法利纳设计HP-X（Honda Pininfarina eXperimental）概念车，目标直指法拉利328/348，首次亮相于1989年的东京车展上。1990年首款搭载VTEC技术的V6发动机C30A诞生，NSX正式量产。本田NSX是全球首款全铝量产车，全球首款使用钛合金连杆发动机的量产公路超跑车。本田公司还首次将其在赛车运动中使用的技术如钛合金引擎曲轴、锻造活塞、断油转速高达8000rpm的高转速引擎等运用于民用量产车上。

图 1990年本田NSX

来源：https://global.honda/en/heritage/episodes/1990thensx.html

1990年雪佛兰Corvette ZR-1，是通用联合莲花（Lotus）打造的美式超跑标杆，采用LT5 5.7L（5727cc）90°V8，DOHC 32气门，配备铝合金缸体和铝制气缸盖，标配量产级钛合金连杆、钛气门弹簧座等钛部件，被誉为山丘之王“King of the Hill”，1989年于日内瓦车展首发，1990-1995年量产。雪佛兰Corvette ZR-1是全球首款大规模量产、标配钛合金连杆的V8公路超跑，与本田NSX共同开创民用超跑钛化时代。LT5 Engine: Forged titanium connecting rods (Ti‑6Al‑4V) as standard equipment。Titanium valve spring retainers are standard。Titanium components are standard, not optional on all ZR‑1 production vehicles.

图 1990 Chevrolet Corvette ZR-1

来源：Tested: 1990 Chevrolet Corvette ZR-1

1991年（第28届）东京车展上首次亮相概念车日产TRI-X，车身外板大量采用钛合金与铝合金打造，以实现极致的轻量化目标。TRI-X并作为代表车型在1992年（第29届）第29届国际汽车展览会继续展出。

图 日产TRI-X概念车

1991年保时捷911（Porsche 911 Turbo 3.3）正式上市，保时捷911 Turbo 3.6（升级大排量版）于1993年上市，虽然原厂未采用金属钛，但在售后升级市场上，后期改装、复刻（如Singer、FVD）大量使用钛排气、钛紧固件、钛连杆等。

1992年，Gordon Murray主导设计的迈凯伦F1（McLaren F1 Road Car）在摩纳哥正式全球首发。作为全球首款全碳纤维单体壳底盘的量产公路车，悬挂系统的连接点使用铝和镁，减重轮毂采用镁合金制造，镀金Facom钛合金工具包Titanium Tool Kit，钛合金紧固件，钛合金消音器、尾段titanium exhaust system，vast titanium silencer，支撑底盘采用钛合金，迈凯伦F1的发动机宝马S70/2采用钛合金曲轴和铝制离合器。标准F1发动机未使用钛合金气门或连杆，油门踏板由六块独立的钛合金手工制作而成。

（http://www.designmoteur.com/2016/01/mclaren-f1-1992-chassis-design-moteur/）

1994年在法拉利Fiorano赛道的客户专属活动上首发法拉利F355（TypeF129，初代Berlinetta硬顶版），发动机代号F129B 3.496 L 90°中置V8 DOHC，采用F1同源钛合金连杆、锻造合金活塞、平面曲柄、干式油底壳。在1994年，法拉利同时在其终极V12（F512 M）和全新V8（F355）上应用钛合金连杆，也是法拉利首次在量产V8发动机中大规模使用钛合金连杆。

图 法拉利F355

1994年梅赛德斯-奔驰Mercedes 500I Indy发动机是专为当年印第安纳波利斯500打造的秘密武器，由Ilmor Engineering的Mario Illien为Penske车队研发、梅赛德斯冠名，搭载于 Penske PC-23底盘，进气门、排气门、连杆螺栓、气门弹簧座、摇臂轴、涡轮回油管支架等紧固件为Ti6Al4V钛合金，梅赛德斯500I是钛合金应用在印地赛车上的巅峰之作。Valves were 52.5 mm on the intake side, 39.7 for exhaust, all machined from titanium.

图 Mercedes 500i engine

1995年迈凯伦McLaren F1 LM配备钛合金连杆，和钛合金消音器/尾段。The engine incorporates individual throttle bodies for each cylinder and features titanium connecting rods that withstand higher RPMs。

图 迈凯伦McLaren F1

1995年法拉利F50亮相，法拉利官方称“拥有F1技术的公路跑车”，搭载了一台源自F1赛车的4.7L V12自然吸气发动机（代号F130B）。为应对高达 8500rpm的极限转速，发动机内部使用钛合金连杆（Titanium Connecting Rods），钛合金轮毂（Titanium Hubs）,车身外壳和底盘采用碳纤维复合材料（Carbon Fiber Composite），车身面板由碳纤维和凯夫拉等复合材料制成。This new Tipo F130 B engine was equipped with aluminum alloy five valve cylinder heads, titanium alloy con-rods and forged aluminium Mahle pistons.

18-inch Speedline magnesium alloy wheels were mounted on titanium hubs.(https://supercarnostalgia.com/blog/ferrari-f50)

variable length intake runners made of carbon fiber reinforced polymer, connecting rods of titanium, a stainless steel exhaust manifold and produces 512 HP at 8,000 rpm.(https://www.saratogaautomuseum.org/f50)

图 法拉利Ferrari-F50

1996年10月由国际钛协会（ITA, International Titanium Association）组织，在美国拉斯维加斯召开“第十二届钛应用年会及展览”，美国钛金属公司（Timet）展出其工业纯钛制造的汽车全钛排气系统。1996年的展出，将钛应用从发动机内部拓展至整车排气系统，标志着钛合金从赛车专属（不计成本）向 民用量产（成本可控）的转型。展出后，克莱斯勒（Chrysler）、通用汽车GM迅速跟进，启动对钛排气系统的商用化评估。并推动Timet加速开发低成本汽车专用钛合金（如Timetal-62S、Timetal-LCB），用于轮轴、悬挂等部件，成为90年代汽车轻量化与钛材民用化的标志性事件，为后续高性能车（如 Corvette Z06）采用钛排气奠定基础。

1990年代末，一些高端品牌开始将钛作为“性能标签”引入量产车。

1998年10月丰田Altezza（雷克萨斯IS的日本本土版）正式发布，作为90年代末JDM后驱豪华运动轿车的代表，搭载3S-GE发动机，该发动机采用钛单硼化物(TiB)颗粒增强钛金属基复合材料(TiB/Ti-MMC)排气阀和烧结锻造钛合金进气阀。(进气门粉末冶金Ti-6Al-4V/TiB合金，排气门Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Nb-Si/TiB钛基金属基复合材料（MMC）)，以及钛气门弹簧。第五代3S-GE发动机（代号 BEAMS）的Altezza RS200，是全球首款使用钛合金进排气门的车型，这标志着钛合金从赛车领域正式下放至家用性能车。

在丰田Altezza改装市场，后期可换装Tomei、HKS 、Fujitsubo等品牌的钛合金排气尾段、全段、钛合金轻量化螺栓，用于进一步减重和提升声浪。

图 丰田Altezza

1999年保时捷911GT3（底盘代号996.1），于日内瓦车展首发同年上市，引擎3.6升水平对置六缸自然吸气发动机，采用钛合金连杆、连杆螺栓及连杆螺母。

1999年款日产Skyline GT-R R34（代号BNR34），搭载代号RB26DETT的2.6升直列六缸双涡轮增压发动机，原厂采用不锈钢排气系统，无钛合金连杆、气门、 曲轴，钛应用极少。改装市场会使用HKS钛合金排气、Mines钛合金前管等。

1999年三菱重工（Mitsubishi Heavy Industries）与大同特殊钢（Daido Steel）合作，开发了全球首款商业化应用的钛铝合金γ-TiAl涡轮增压器。三菱 Lancer Evolution VI（CP9A）是EVO系列中为适应WRC新规而诞生的，引擎2.0L 直列四缸 DOHC 双涡轮（4G63T），EVO VI的RS车型采用了世界最早的钛铝合金涡轮Ti-Al。涡轮叶片使用钛合金制造，1999年升级版本Tommi Mäkinen Edition (TME)采用钛合金扇叶的涡轮增压器（型号p05HRA-15G），及2001-2007年Lancer Evolution VII-IX的高性能版本。

图 三菱 Lancer Evolution VI

高性能量产化与成本下行（2000s-2010s）

2000s-2010s年代是钛合金从赛道的奢侈品向高端量产车高性能标配的渐进式过渡，主要应用在排气系统、发动机连杆、气门、涡轮、悬挂、紧固件及少量车身面板上。2002年全球汽车用钛1100吨，2009年达到了3000吨，增长将近2倍。

2000年大众与美国Timet公司合作，开发了低成本钛合金Timetal LCB（低成本β钛合金），专门用于制造汽车悬架弹簧。2000年大众LupoFSI（路波）悬架系统采用钛悬架弹簧，为全球首款在量产车上标配了钛合金悬挂螺旋弹簧的车型。此后，钛合金悬挂弹簧陆续被应用在2003年的法拉利Challenge Stradale等更多高性能车型上。

图 2000年大众LupoFSI（路波）

2001年，雪佛兰重新启用Z06徽章，推出C5 Z06高性能版本，由通用汽车与Titanium Metals Corporation (TIMET)和ArvinMeritor联合开发，采用cat-back（催化转化器后段）钛排气系统，材质选用Grade 2商业纯钛。developing a unique titanium exhaust system to shed precious pounds.（https://vettesofatlanta.com/c5-corvette-z06-z51-specs-problems-faq-2001-02/）

图 C5 Corvette Z06 2001

2002-2003年宾尼法利纳Ken Okuyama设计的Enzo Ferrari法拉利Enzo，搭载代号Tipo F140B的6.0L F140B 65°V12自然吸气发动机，这是法拉利当时最强大的自然吸气公路车发动机，发动机配备尼卡西尔涂层气缸、Ti-6Al-4V钛合金连杆和动态进气歧管等性能提升元素，主底盘由碳纤维和Nomex蜂窝复合材料制成，由碳纤维和凯夫拉合成的车身面板。Infused with performance-enhancing elements like Nikasil-coated cylinders, titanium conrods, and a dynamic intake manifold。

图 Enzo Ferrari

来源：https://sportscardigest.com/2003-ferrari-enzo-rm-sotheybys/

2002年日产（尼桑）英菲尼迪推出第三代Q45（Infiniti Q45），搭载日产全新的VK45DE 4.5升V8自然吸气发动机，标志着日产V8动力系统从VH系列向VK系列的转变。其进气门和排气门均使用钛合金材质，也是世界首次在量产V8上标配钛合金气门。为后续的VQ系列V6发动机（如VQ35HR、VQ37VHR）的钛合金气门应用奠定了基础。

VK45DE发动机的钛合金气门技术不仅用于Q45，还扩展至以下日产和英菲尼迪的多款高端车型。

2002–2006：英菲尼迪Q45

• 2003-2008：英菲尼迪 FX45
• 2003–2010：日产总裁
• 2004年：英菲尼迪M45
• 2004–2010：日产Fuga 450 GT
• 2006–2010：英菲尼迪 M45
• 2007年：Super GT日产350Z
• 2008–2009：Super GT日产GT-R
• 2011–2016：LMP2赛车

图 Infiniti Q45日产VK45DE发动机

2004年-2006年W220 S65 AMG是奔驰W220世代S级终极性能旗舰，以M275 E60 AL 6.0L V12双涡轮增压发动机+千牛级扭矩成为当时全球最强量产四门轿车，原厂未使用钛连杆、钛气门或钛排气等钛制部件。在改装市场，ECS Tuning推出钛合金轮毂螺栓，Italian RP等赛车零件商提供M275钛合金连杆改装件。

法拉利360（含Modena、Spider、Challenge Stradale）是法拉利首款全铝量产超跑，搭配钛连杆，是量产超跑中早期大规模应用钛合金的代表，发动机标配钛连杆，赛道版CS更扩展到钛合金悬挂弹簧。

2003年法拉利推出Ferrari 360 Challenge Stradale（CS），搭载基于360 Modena的F131B升级的Tipo 131F 3.6升V8自然吸气发动机，采用Ti-6Al-4V钛合金连杆Connecting rods were titanium，前后悬挂进一步均采用Timetal LCB 钛合金弹簧。Ferrari enhanced the existing double wishbone suspension arrangement with stiffer springs that were now made of titanium.（https://supercarnostalgia.com/blog/ferrari-360-challenge-stradale）

图 Ferrari Challenge Stradale（CS）

2010年代是汽车用钛合金从超跑小众选装走向高端量产标配+系统级应用的关键十年。此阶段全钛排气普及、发动机钛化深化、3D打印钛量产落地、新能源汽车开始试水，日系引领发动机钛化、欧系主导超跑全钛化、美系侧重性能车应用。国际钛协会（ITA）更是将 2010年定义为“汽车用钛从部件走向系统”的转折点。

2010年丰田推出雷克萨斯LFA（Lexus LFA），搭载与雅马哈共同开发的1LR-GUE 4.8L V10自然吸气发动机，采用Ti-6Al-4V钛合金进气门，TiB/Ti-MMC复合材料（硼化钛颗粒增强钛基复合材料）钛合金排气门、钛合金活塞连杆，前后钛合金悬挂弹簧，等长排气歧管配合多级钛合金消音器titanium muffler，制造出LFA标志性的"天使咆哮"声浪，排气系统全段（头段、中段、尾段、消音器）采用Ti Grade2全钛材质。LFA的钛合金排气系统是继2001年科尔维特C5 Z06之后，又一款将钛排气技术推向新高度的量产车。Lexus LFA作为2010年汽车用钛合金的最高水平，标志着超跑从“钛排气选装”进入“发动机+排气全面钛化” 时代。

此后，法拉利458Italia、保时捷911 GT3RS、日产 GT-R等将全钛排气从选装转为标配/高配。2013-2016年宝马M、奥迪RS、奔驰AMG等性能车系列标配钛排气、 钛紧固件，钛从千万级超跑下探至百万级性能车。

图 雷克萨斯LFA（Lexus LFA）

图 雷克萨斯LFA（Lexus LFA）排气系统

2011年帕加尼Huayra在日内瓦车展全球首发，后续推出Huayra BC（2016年）、Huayra Roadster（2017年）、Huayra R（2021年）等多个限量版本。帕加尼Huayra整车的核心骨架，由碳纤维和钛合金丝编织而成，突破性使用碳钛合金单体壳，部分版本（如Huayra Codalunga）采用陶瓷涂层钛合金排气系统（Monocoque），Huayra还安装了由MHG-Fahrzeugtechnik计和制造的钛合金排气系统，车内仪表盘采用钛合金打造的档把。

图 帕加尼Huayra

2014年丰田第一代Mirai上市，2020年第二代Mirai上市，丰田Mirai（未来）作为全球首款量产氢燃料电池汽车（FCV），使用丰田燃料电池系统（TFCS），两代车型均大规模采用纯钛燃料电池双极板，用钛量每车约2KG左右，二代同时优化涂层采用预涂层基材技术（NC钛）。第一代Mirai正式开启了氢燃料电池车的商业化时代，使用日本钢企神户制钢产的钛材料，配备平轧钛制分离器，是钛合金在新能源领域的首个标志性应用。

图 丰田Mirai氢燃料电池车

2015年迈凯伦在日内瓦车展上推出Mclaren P1 GTR，搭载定制的钛合金与铬镍铁合金双排气管，钛镁合金轮毂，减小P1 GTR的簧下质量。

图 迈凯伦Mclaren P1 GTR

2015年瑞典柯尼赛克公司推出插电式混合动力限量版跑车柯尼塞格Regera（Koenigsegg Regera），2018年柯尼塞格生产出特别版Regera——“Koenigsegg Naked Carbon”。Regera车身由预浸碳纤维/凯芙拉(kevlar)和轻质夹层增强材料制成，配备5.0升双涡轮增压V8发动机，使用定制的钛合金排气系统。Akrapovic的两根由钛、铬镍铁合金和不锈钢制成的排气管在套件旁边形成了鱼尾形。Regera是世界上第一台可通过一键遥控实现全部门舱自动开合的汽车。

图 柯尼塞格Regera

2016年，日产在纽约车展发布新款GT-R（R35），正式宣布将新日铁住金开发的钛合金“Super-TIX™ 10CU”作为原厂标准配置（Genuine Parts）用于排气系统，该合金通过添加1.0%的铜（Cu）和低氧设计，实现了室温加工性于高温强度的平衡，这是该材料首次在四轮汽车上实现大规模量产应用，也标志着低成本钛合金开始规模化应用。

Super-Tix 10CU此前已于2007年用于铃木GSX系列摩托车消音器，2009年用于日产GT-R spec-V和GT-R EGOIST等高性能版本的消音器，但2016年的改款将其推广至全系标准配置，2017款起日产GT-R标配原厂钛排气系统，以及铃木GSX-R1000摩托车排气。

图 日产 GT-R (R35)

2016年3月，布加迪Chiron车在日内瓦国际车展上全球首发，搭载8.0L W16四涡轮增压发动机，Chiron的前八后六钛制活塞制动卡钳，使用Laser Zentrum Nord特殊3D打印机，采用Ti6Al4V钛合金，打造出超轻，而且超高强度钛合金制动卡钳，为全球首个3D打印钛合金制动卡钳。布加迪从2018年开始使用这种3D打印技术，应用于Chiron Sport和Divo以及La Voiture Noire和Centodieci。在Chiron PurSport和Chiron Super Sport 300+等高性能版本上，布加迪与空客子公司APWORKS合作，采用3D打印技术制造了钛合金排气尾管。2018年中国钛业发表《钛合金及3D打印在汽车行业的运用》的文章。

图 布加迪Chiron Pur Sport

2017年兰博基尼Huracán Performante于日内瓦车展正式亮相。车身采用铝制框架与兰博基尼专利的锻造复合材料(Forged Composites)，搭载5.2L自然吸气V10发动机（DGF），采用钛合金排气总成重量减轻38kg，背压下降18%。Titanium intake valves are lighter and hotter, giving the intake-camshaft a performance upgrade with a full power curve once past 4000 rpm

图 兰博基尼Huracán Performante

2017年上海车展全球首发Icona Vulcano Titanium超级跑车，由意大利设计集团意柯那（Icona）设计制造，整车造型风格灵感来自于SR-71黑鸟喷气式飞机，车身主体由钛合金和碳纤维构成，总重量控制在1.59吨，采用无涂装的钛合金车身，搭载源自科尔维特的6.2L V8发动机，Icona Vulcano Titanium为全球首个完整钛合金车身。

图 Icona Vulcano Titanium

2017-2019年进入全系统钛化与新能源试水阶段。帕加尼Huayra、科尼赛克Regera等实现车身、底盘、发动机、排气全系统钛化，单车用钛达15-25kg。同时，这个阶段新能源车开始起步，特斯拉、宝马i系列开始探索钛合金电池包结构件、电机壳体，为2020 年代新能源用钛奠定基础。

电动化转型与降本增效期（2020s-至今）

继2014年第一代Mirai采用纯钛燃料电池双极板以来，2020年宁德时代麒麟电池采用钛合金加强梁，钛合金首次大规模应用于电池包结构件，解决了电池碰撞防护与轻量化的矛盾。2021年蔚来ET7实现钛合金电池包上盖量产，中国车企率先将钛合金应用于电池包上盖，标志着规模化应用的开始。特斯拉早在Model S时代就引入钛合金底盘护板，2021年特斯拉Model S Plaid大规模引入3D打印钛合金零件用于复杂的车架连接处和悬挂组件。2023年特斯拉4680电池包采用钛合金下箱体，特斯拉Model S Plaid采用Ti-6Al-4V钛合金电池模组支架，小鹏G9应用3D打印钛合金转向节，钛合金应用场景拓展至电机壳体、底盘结构件，并与3D打印等先进制造工艺结合。宁德时代麒麟电池、蔚来ET7、特斯拉Model3、ModelS Plaid等均有将钛应用于电池包结构件。2023年云南国钛金属获得包括上汽集团产业基金在内的多家机构投资，旨在推动钛合金材料在新能源汽车产业链的深度应用。

2024-2025年钛锻件在锂电阴极辊、研磨部件等制造设备中的应用已成标配，钛在高压储氢、氢燃料电池系统中的应用进入实测阶段，并且钛开始渗透到动力电池系统（如电池箱体）、车载燃料电池系统的电堆部件，以及车载电控辅助系统中。2024年中国新能源汽车钛消费量占汽车领域钛总消费量比例从2020年不足5%跃升至32%。2025年蔚来 ET7、小鹏 X9、理想 MEGA 等旗舰纯电车型在悬架弹簧、高压连接件、热管理液冷板等部件采用钛合金。

钛材在汽车领域的应用从1956年GM的“火鸟Ⅱ号”（Firebird II）起步至今的整整70年，经历了从“概念车”到“赛车”，再到“高端跑车、性能车”，并逐步向“新能源量产车”渗透的过程。

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