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永州明睿陶瓷科技有限公司

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特種陶瓷材料在汽車上的應(yīng)用
發(fā)布時間:2019-01-14????來源:未知???作者:mingrui
一、陶瓷在汽車發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用

新型陶瓷是碳化硅和氮化硅等無機(jī)非金屬燒結(jié)而成。與以往使用的氧化鋁陶瓷相比,強(qiáng)度是其三倍以上,能耐1000攝氏度以上高溫,新材料推進(jìn)了汽車上新用途的開發(fā)。例如:要將柴油機(jī)的燃耗費降低30%以上,可以說新型陶瓷是不可缺少的材料?,F(xiàn)在汽油機(jī)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(jī)熱效率為33%,與汽油機(jī)相比已十分優(yōu)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(jìn)行隔熱,進(jìn)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(jī)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(dāng)今超耐熱合金具有更優(yōu)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(bǔ)償金屬渦輪動態(tài)響應(yīng)低的缺點。其他正在進(jìn)行研究的有:采用新型陶瓷的活塞銷和活塞環(huán)等運動部件。由于重量的減輕,發(fā)動機(jī)效率可望得到提高。
 
二、特種敏感陶瓷在汽車傳感器上應(yīng)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(huán)境(高溫、低溫、振動、加速、潮濕、噪聲、廢氣),并應(yīng)當(dāng)具有小型輕量,重復(fù)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(yōu)良的電磁、光學(xué)機(jī)能,近年來隨著制造技術(shù)的進(jìn)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(yīng)用
 
陶瓷制動器是在碳纖維制動器的基礎(chǔ)上制造而成的。一塊碳纖維制動碟最初由碳纖維和樹脂構(gòu)成,它被機(jī)器壓制成形,之后經(jīng)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(nèi)的碳纖維結(jié)構(gòu)使它堅固耐沖擊,耐腐蝕,讓碟片極為耐磨。目前此類技術(shù)除了在F1賽車中應(yīng)用,在超級民用跑車中也有涉及,例如奔馳的CL55 AMG。
 
四、陶瓷在汽車減振器上的應(yīng)用
 
高級轎車的減振裝置是綜合利用敏感陶瓷正壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)和電致伸縮效應(yīng)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(diào)節(jié)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(shù)上的應(yīng)用
 
近年來,在航天技術(shù)中廣泛應(yīng)用的陶瓷薄膜噴涂技術(shù)開始應(yīng)用于汽車上。這種技術(shù)的優(yōu)點是隔熱效果好、能承受高溫和高壓、工藝成熟、質(zhì)量穩(wěn)定。為達(dá)到低散熱的目標(biāo),可對發(fā)動機(jī)燃燒室部件進(jìn)行陶瓷噴涂,如活塞頂噴的氧化鋯,缸套噴的氧化鋯。經(jīng)過這種處理的發(fā)動機(jī)可以降低散熱損失、減輕發(fā)動機(jī)自身質(zhì)量、減小發(fā)動機(jī)尺寸、減少燃油消耗量。
 
六、智能陶瓷材料在汽車中應(yīng)用
 
作為特種陶瓷產(chǎn)品分類的智能陶瓷材料,其中包括在汽車制造中使用的對環(huán)境敏感且能對環(huán)境變化作出靈敏反應(yīng)的材料,目前已成為材料科學(xué)及工程領(lǐng)域中研究的焦點。
 
汽車上使用的智能陶瓷產(chǎn)品,包括功能材料、驅(qū)動系統(tǒng)與反饋系統(tǒng)相結(jié)合的智能材料系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)。由于其綜合性功能的發(fā)揮,可使汽車產(chǎn)品在行駛時感知與響應(yīng)外界環(huán)境的變化,使汽車產(chǎn)品擁有自檢、自測、自診斷、自修復(fù)、自適應(yīng)等諸多性能。當(dāng)前有些功能陶瓷制品已具有智能化的功能,如半導(dǎo)體鈦酸鋇正溫度系數(shù)熱能電阻及氧化鋅變阻器,它們對于溫度和電壓具備自身診斷、候補(bǔ)保護(hù)與自身修復(fù)的功能,可以使材料本身擁有抵抗環(huán)境突然變化的能力,并可重復(fù)多次使用。在智能陶瓷系統(tǒng)中,壓電陶瓷是最重要的品類?,F(xiàn)在已經(jīng)普及使用及正擬開發(fā)研制的壓電類智能陶瓷制品及材料系統(tǒng)如下:
 
汽車減震裝置:利用智能陶瓷產(chǎn)品的正壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)研制出的智能減震器,具有識別路面并自我調(diào)節(jié)的功能,可將粗糙路面對汽車形成的震動減到最低限度,整個感知與調(diào)節(jié)過程只需要20秒。另外,采用智能陶瓷材料制成的減震裝置還可以推廣應(yīng)用在汽車產(chǎn)品之外的領(lǐng)域,如使用到精密加工的穩(wěn)固工作平臺等。
 
汽車智能雨刷:利用鈦酸鋇陶瓷的壓阻效應(yīng)制成智能陶瓷雨刷,可以自動感知雨量,自動將雨刷調(diào)節(jié)到最佳速度。
 
汽車有源消聲陶瓷材料:由壓電陶瓷拾音器、諧振器、模擬聲線圈和數(shù)字信號處理集成電路組成的有源消聲陶瓷材料,可把汽車的震動頻率降低到500赫茲以下。
 
此外,還可以利用智能陶瓷材料開發(fā)出智能安全系統(tǒng)與智能傳輸系統(tǒng),如在安全氣囊中,也使用了智能陶瓷元件。現(xiàn)代智能陶瓷材料的開發(fā)研究與市場,已經(jīng)處在方興未艾時期,同時它的應(yīng)用已經(jīng)不僅限于汽車工業(yè),而且對造船、建筑、機(jī)械、家電、航天、國防等工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響,將大大提高各類機(jī)械與電子產(chǎn)品的智能與自動化水平。
 
總之,特種陶瓷是一種正在不斷開發(fā)中的陶瓷材料產(chǎn)品,但原料的制取、材料的評價和利用技術(shù)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(yīng)用并不廣泛,其中的主要原因有:制造工藝復(fù)雜、要求高;因特種陶瓷對原材料要求比較嚴(yán)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(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,在未來的汽車制造業(yè)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(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。

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