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先進陶瓷在汽車領域的應用

2022-08-13

一、陶瓷在汽車發動機上的應用

新型陶瓷是碳化硅和氮化硅等無機非金屬燒結而成,是氧化鋁陶瓷強度的三倍以上,能耐1000℃以上高溫。要將柴油機的燃耗費降低30%以上,新型陶瓷是不可缺少的?,F在汽油機中,燃燒能量中的78%左右是在熱能和熱傳遞中損失掉的,柴油機熱效率為33%,與汽油機相比已十分優越,然而仍有60%以上的熱能量損失掉。

因此,為減少這部分損失,用隔熱性能好的陶瓷材料圍住燃燒室進行隔熱,進而用廢氣渦輪增壓器和動力渦輪來回收排氣能量,有試驗證明,這樣可把熱效率提高到48%。同時由于新型陶瓷的使用,柴油機瞬間快速起動將變得可能。采用新型陶瓷的渦輪增壓器,它比當今超耐熱合金具有更優越的耐熱性,而比重卻只有金屬渦輪的約三分之一。因此,新型陶瓷渦輪可以補償金屬渦輪動態響應低的缺點。

二、特種敏感陶瓷在汽車傳感器上應用

對汽車用傳感器的要求是能長久適用于汽車特有的惡劣環境(高溫、低溫、振動、加速、潮濕、噪聲、廢氣),并應當具有小型輕量,重復使用性好,輸出范圍廣等特點。陶瓷耐熱、耐蝕、耐磨及其潛在的優良的電磁、光學機能,近年來隨著制造技術的進步而得到充分利用,敏感陶瓷材料制成的傳感器完全能夠滿足上述要求。

三、陶瓷在汽車制動器上的應用

陶瓷制動器是在碳纖維制動器的基礎上制造而成的。一塊碳纖維制動碟最初由碳纖維和樹脂構成,它被機器壓制成形,之后經過加熱、碳化、加熱、冷卻等幾道工序制成陶瓷制動器,陶瓷制動器的碳硅化合物表面的硬度接近鉆石,碟片內的碳纖維結構使它堅固耐沖擊,耐腐蝕,讓碟片極為耐磨。目前此類技術除了在F1賽車中應用,在超級民用跑車中也有涉及。

四、陶瓷在汽車減震器上的應用

高級轎車的減振裝置是綜合利用敏感陶瓷正壓電效應、逆壓電效應和電致伸縮效應研制成功的智能減振器。由于采用高靈敏度陶瓷元件,這種減振器具有識別路面且能做自我調節的功能,可以將轎車因粗糙路面引起的振動降到最低限度。

五、陶瓷材料在汽車噴涂技術上應用

近年來,在航天技術中廣泛應用的陶瓷薄膜噴涂技術開始應用于汽車上。這種技術的優點是隔熱效果好、能承受高溫和高壓、工藝成熟、質量穩定。為達到低散熱的目標,可對發動機燃燒室部件進行陶瓷噴涂,如活塞頂噴的氧化鋯,缸套噴的氧化鋯。經過這種處理的發動機可以降低散熱損失、減輕發動機自身質量、減小發動機尺寸、減少燃油消耗量。

總之,特種陶瓷是一種正在不斷開發中的陶瓷材料產品,但原料的制取、材料的評價和利用技術等許多方面都有尚待解決的課題。目前,特種陶瓷在汽車的應用并不廣泛,其中的主要原因有:制造工藝復雜、要求高;因特種陶瓷對原材料要求比較嚴格、工藝難以掌握,使得各批制品的性能難以保持均勻一致;成本較高,可加工性差、脆性大、使用可靠性差。不過,人們有充分理由相信,隨著科學技術的飛速發展,在未來的汽車制造業中將會有更多的特種陶瓷、智能陶瓷制品被引入和采用到汽車上,而且一定會在汽車生產中得到廣泛的應用。

(摘自中國工陶網)


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