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碳化硅等特種陶瓷在汽車上的應用
發布時間:2011-08-13 新聞來源:

特種陶瓷具有優良綜合性能,汽車工業領域很重要材料,汽車上應用也越來越廣泛。對于提高汽車性能,降低油耗,減少排氣污染,陶瓷材料都有著極其重要價值。目前,特種陶瓷材料汽車上應用已經取得重要進展。它們主要有以下幾個方面。

  一、陶瓷汽車發動機上應用

  新型陶瓷碳化硅、氮化硅等無機非金屬燒結而成。與以往使用氧化鋁陶瓷相比,強度其三倍以上,能耐1000攝氏度以上高溫,新材料推進了汽車上新用途開發。例如:要將柴油機燃耗費降低30%以上,可以說新型陶瓷不可缺少材料,F汽油機,燃燒能量78%左右熱能熱傳遞損失掉,柴油機熱效率為33%,與汽油機相比已相當優越,然而仍有60%以上熱能量損失掉。因此,為減少這部分損失,用□熱性能好陶瓷材料圍住燃燒室進行□熱,進而用廢氣渦輪增壓器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,由于新型陶瓷使用,柴油機瞬間快速起動將變得可能。采用新型陶瓷渦輪增壓器,它比當今超耐熱合金具有更優越耐熱性,而比重卻只有金屬渦輪約三分之一。因此,新型陶瓷渦輪可以補償金屬渦輪動態響應低缺點。其他正進行研究有:采用新型陶瓷活塞銷活塞環等運動部件。由于重量減輕,發動機效率可望得到提高。

  二、特種敏感陶瓷汽車傳感器上應用

  對汽車用傳感器要求能長久適用于汽車特有惡劣環境(高溫、低溫、振動、加速、潮濕、。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、耐磨及其潛優良電磁、光學機能,近年來隨著制造技術進步而得到充分利用,敏感陶瓷材料制成傳感器完全能夠滿足上述要求。

  三、陶瓷汽車制動器上應用

  陶瓷制動器碳纖維制動器基礎上制造而成。一塊碳纖維制動碟由碳纖維樹脂構成,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,陶瓷制動器碳硅化合物表面硬度接近鉆石,碟片內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F1賽車應用,民用跑車也有涉及,例如奔馳CL55AMG.

 四、陶瓷汽車減振器上應用

  轎車減振裝置綜合利用敏感陶瓷正壓電效應、逆壓電效應電致伸縮效應研制成功智能減振器。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功能,可以將轎車因粗糙路面引起振動降到較低限度。

  五、陶瓷材料汽車噴涂技術上應用

  近年來,航天技術廣泛應用陶瓷薄膜噴涂技術開始應用于汽車上。這種技術優點□熱效果好、能承受高溫高壓、工藝成熟、質量穩定。為達到低散熱目標,可對發動機燃燒室部件進行陶瓷噴涂,如活塞頂噴氧化鋯,缸套噴氧化鋯。經過這種處理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。

  六、智能陶瓷材料汽車應用

  作為特種陶瓷產品分類智能陶瓷材料,其包括汽車制造使用對環境敏感且能對環境變化作出靈敏反應材料,目前已成為材料科學及工程領域研究焦點。

    汽車減震裝置:利用智能陶瓷產品正壓電效應、逆壓電效應研制出智能減震器,具有識別路面并自我調節功能,可將粗糙路面對汽車形成震動減到較低限度,整個感知與調節過程只需要20秒。另外,采用智能陶瓷材料制成減震裝置還可以推廣應用汽車產品之外領域,如使用到精密加工穩固工作平臺等。

  汽車智能雨刷:利用鈦酸鋇陶瓷壓阻效應制成智能陶瓷雨刷,可以自動感知雨量,自動將雨刷調節到較佳速度。

  汽車有源消聲陶瓷材料:由壓電陶瓷拾音器、諧振器、模擬聲線圈數字信號處理集成電路組成有源消聲陶瓷材料,可把汽車震動頻率降低到500赫茲以下。

  此外,還可以利用智能陶瓷材料開發出智能安全系統與智能傳輸系統,如安全氣囊,也使用了智能陶瓷元件,F代智能陶瓷材料開發研究與市場,同時它應用已經不限于汽車工業,而且對造船、建筑、機械、家電、航天、國防等工業領域產生重要影響,將大大提高各類機械與電子產品智能與自動化水平。

  總之,特種陶瓷一種正不斷開發陶瓷材料產品,但原料制取、材料評價利用技術等許多方面都有尚待解決課題。目前,特種陶瓷汽車應用并不廣泛,其主要原因有: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。

  人們有充分理由相信,隨著科學技術飛速發展,未來汽車制造業將會有更多特種陶瓷、智能陶瓷制品被引入采用到汽車上,而且一定會汽車生產得到廣泛應用。 

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