科技日报记者 叶青
3月28日—29日，在葡萄牙阿尔加维赛道，中国张雪机车厂队车手驾驶ZXMOTO 820RR-RS赛车，在世界超级摩托车锦标赛（WSBK）葡萄牙站中量级组别中，于两轮正赛中均斩获第一，强势夺冠。这是中国摩托车品牌首次站在国际顶级场地赛的最高领奖台，打破了杜卡迪、雅马哈等国际豪强对WSBK中量级组别的长期垄断，实现中国摩托车制造商在WSBK顶级赛事的历史性突破。
在这场极限较量中，除了整车调校与车手的出色发挥，一个来自广东佛山的核心零部件发挥了关键作用——由季华实验室材料科学与技术研究部自主研发的TiAl合金制备而成的气门，为发动机在极限转速与高压缩比工况下提供了有力支撑，助力整车性能达到国际同级别赛车的领先水平。
发动机是机车的“心脏”，气门则是控制这颗心脏在极端服役环境稳定呼吸节奏的关键。进气门精准控制空气进入气缸，为燃油混合形成可燃混合气提供基础；排气门及时排出燃烧后的废气。开合之间，气门的响应速度、密封性能与运转精度，直接决定了发动机的动力输出与极限转速。
季华实验室材料科学与技术研究部主任李小兵介绍，在顶级赛事中，赛车发动机需长时间维持在每分钟上万转的超高转速，排气门工作温度超过800℃，同时要求气门密度越低越好。普通材质的气门，由于密度高，加速和减速时的惯性大，往往无法实现更高转速的目标。此外，在此类极端工况下，传统钢质和钛合金气门极易出现动力疲软、高转乏力，甚至引发烧蚀变形。气门的性能，往往直接影响比赛胜负。
为了应对极限工况挑战，他们着手开始研发TiAl合金气门。“气门越轻意味着惯性越小，进而让转速越高、响应越快、损耗越小、动力越顺。对比传统材质气门，钛铝合金气门极限转速能每分钟提升1000转，能同步优化进排气。气门更轻，提高转速后，才能做更多的优化，多系统联动，让发动机达到一个更高的水平。”李小兵表示，“相较于传统钢制气门乃至普通钛合金产品，这款采用金属间化合物TiAl合金材料打造的气门，具有极致轻量化、超强耐高温、超高运转精度三大优势。”
据介绍，TiAl合金密度仅约为4g/cm³，远低于常规钢、镍基材质，大幅降低了气门运动惯性，有效解决高转速下气门弹跳的行业难题，让发动机全程保持精准开合节奏，显著提升进排气效率；面对排气门超过800℃的极端工作温度，TiAl合金材料依旧结构稳定，不烧蚀、不变形，有效避免了因气门故障引发的动力衰减；配合专业赛事调校，TiAl合金材料确保进排气时机精准无误，使发动机在高转速、高负荷工况下依然保持稳定高效的动力输出，助力赛车在弯道加速与直道冲刺中抢占先机。
除了把TiAl合金材料应用到气门外，科研团队还成功研制出三种成分的新型钛铝合金，突破小尺寸钛铝铸棒一次熔炼铸造和超细杆径钛铝气门热挤压的批量制备技术，达到国际先进水平，实现首例国产钛铝合金气门部件的工程应用。
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