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        碳化硅等特种陶瓷给汽车行业增光添彩

        作者:转载来源:航瑞碳化硅制品 日期:2016年7月14日

        碳化硅陶瓷抗温度急变性好,硬度高,其硬度仅次于金刚石、氮化硼等物质,用氮化硅陶瓷材料制造发动机,由于工作温度提高到1370摄氏度,发动机效率可提高30%.同时由于温度提高,可使燃料充分燃烧,排出废气污染成分大幅度下降,不仅降低能耗,并且减少了环境污染。

          其它一些特种陶瓷材料,种类还非常繁多,它们各有特色,可制成各种功能元件。氧化锂陶瓷为高温材料,滑石陶瓷为高频绝缘材料,氧化钍陶瓷为介电材料,钛酸钡陶瓷为光电材料,硼化物、氮化物、硅化物等金属陶瓷为超高温材料。铁氧体陶瓷为永久磁铁、记忆磁铁、磁头等材料,稀土钴瓷为存贮器材料,半导体瓷为亚敏元件、太阳电池等材料等。许多种类可以用于汽车零部件或检测器件。目前,特种陶瓷材料汽车上应用已经取得重要进展。它们主要有以下几个方面。

          一、陶瓷汽车发动机上应用

          新型陶瓷碳化硅氮化硅等无机非金属烧结而成。与以往使用氧化铝陶瓷相比,强度其三倍以上,能耐1000摄氏度以上高温,新材料推进了汽车上新用途开发。例如:要将柴油机燃耗费降低30%以上,可以说新型陶瓷不可缺少材料。现汽油机,燃烧能量78%左右热能热传递损失掉,柴油机热效率为33%,与汽油机相比已十分优越,然而仍有60%以上热能量损失掉。因此,为减少这部分损失,用导热性能好陶瓷材料围住燃烧室进行导热,进而用废气涡轮增压器动力涡轮来回收排气能量,有试验证明,这样可把热效率提高到48%.同时,由于新型陶瓷使用,柴油机瞬间快速起动将变得可能。采用新型陶瓷涡轮增压器,它比当今超耐热合金具有更优越耐热性,而比重却只有金属涡轮约三分之一。因此,新型陶瓷涡轮可以补偿金属涡轮动态响应低缺点。其他正进行研究有:采用新型陶瓷活塞销活塞环等运动部件。由于重量减轻,发动机效率可望得到提高。

          二、特种敏感陶瓷汽车传感器上应用

          对汽车用传感器要求能长久适用于汽车特有恶劣环境(高温、低温、振动、加速、潮湿、。声、废气),并应当具有小型轻量,重复使用性好,输出范围广等特点。陶瓷耐热、耐蚀、耐磨及其潜优良电磁、光学机能,近年来随着制造技术进步而得到充分利用,敏感陶瓷材料制成传感器完全能够满足上述要求。

          三、陶瓷汽车制动器上应用

          对汽车用传感器要求能长久适用于汽车特有恶劣环境(高温、低温、振动、加速、潮湿、。声、废气),并应当具有小型轻量,重复使用性好,输出范围广等特点。陶瓷耐热、耐蚀、耐磨及其潜优良电磁、光学机能,近年来随着制造技术进步而得到充分利用,敏感陶瓷材料制成传感器完全能够满足上述要求。

          四、陶瓷汽车减振器上应用

          高级轿车减振装置综合利用敏感陶瓷正压电效应、逆压电效应电致伸缩效应研制成功智能减振器。由于采用高灵敏度陶瓷元件,这种减振器具有识别路面且能做自我调节功能,可以将轿车因粗糙路面引起振动降到最低限度。

          五、陶瓷材料汽车喷涂技术上应用

          近年来,航天技术广泛应用陶瓷薄膜喷涂技术开始应用于汽车上。这种技术优点导热效果好、能承受高温高压、工艺成熟、质量稳定。为达到低散热目标,可对发动机燃烧室部件进行陶瓷喷涂,如活塞顶喷氧化锆,缸套喷氧化锆。经过这种处理发动机可以降低散热损失、减轻发动机自身质量、减小发动机尺寸、减少燃油消耗量。

          六、智能陶瓷材料汽车应用

          作为特种陶瓷产品分类智能陶瓷材料,其包括汽车制造使用对环境敏感且能对环境变化作出灵敏反应材料,目前已成为材料科学及工程领域研究焦点。

          汽车上使用智能陶瓷产品,包括功能材料、驱动系统与反馈系统相结合智能材料系统或结构。

          由于其综合性功能发挥,可使汽车产品行驶时感知与响应外界环境变化,使汽车产品拥有自检、自测、自诊断、自修复、自适应等诸多性能。当前有些功能陶瓷制品已具有智能化功能,如半导体钛酸钡正温度系数热能电阻及氧化锌变阻器,它们对于温度电压具备自身诊断、候补保护与自身修复功能,可以使材料本身拥有抵抗环境突然变化能力,并可重复多次使用。智能陶瓷系统,压电陶瓷最重要品类。现已经普及使用及正拟开发研制压电类智能陶瓷制品及材料系统如下:

          汽车减震装置:利用智能陶瓷产品正压电效应、逆压电效应研制出智能减震器,具有识别路面并自我调节功能,可将粗糙路面对汽车形成震动减到最低限度,整个感知与调节过程只需要20秒。另外,采用智能陶瓷材料制成减震装置还可以推广应用汽车产品之外领域,如使用到精密加工稳固工作平台等。

          汽车智能雨刷:利用钛酸钡陶瓷压阻效应制成智能陶瓷雨刷,可以自动感知雨量,自动将雨刷调节到最佳速度。

          汽车有源消声陶瓷材料:由压电陶瓷拾音器、谐振器、模拟声线圈数字信号处理集成电路组成有源消声陶瓷材料,可把汽车震动频率降低到500赫兹以下。

          此外,还可以利用智能陶瓷材料开发出智能安全系统与智能传输系统,如安全气囊,也使用了智能陶瓷元件。现代智能陶瓷材料开发研究与市场,已经处方兴未艾时期,同时它应用已经不仅限于汽车工业,而且对造船、建筑、机械、家电、航天、国防等工业领域产生重要影响,将大大提高各类机械与电子产品智能与自动化水平。

          总之,特种陶瓷一种正不断开发陶瓷材料产品,但原料制取、材料评价利用技术等许多方面都有尚待解决课题。目前,特种陶瓷汽车应用并不广泛,其主要原因有:制造工艺复杂、要求高;因特种陶瓷对原材料要求比较严格、工艺难以掌握,使得各批制品性能难以保持均匀一致;成本较高,可加工性差、脆性大、使用可*性差。

          人们有充分理由相信,随着科学技术飞速发展,未来汽车制造业将会有更多特种陶瓷、智能陶瓷制品被引入采用到汽车上,而且一定会汽车生产得到广泛应用。

        所属类别: 行业动态

        碳化硅陶瓷