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蜂窝陶瓷在汽车上的应用

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浏览: 发布日期:2018-08-18 15:40

蜂窝陶瓷属于特种陶瓷的一个分支,通常以精制高纯的化工产品为原料,在化学组成、内部结构和使用性能等各方面均不同于传统陶瓷。汽车蜂窝陶瓷分为功能蜂窝陶瓷和结构蜂窝陶瓷两大类。其主要品种有氧化铝,氮化硅,碳化硅,氧化锆等。

功能蜂窝陶瓷利用其绝缘性、介电性、半导电性和磁性等功能来控制各种传感器,以满足汽车电子化的迅猛发展;结构蜂窝陶瓷具有高温工况下强度高、耐磨性好、低密度和低膨胀系数等性能,广泛用于发动机和热交换零件的制造,有利于提高发动机热效率及受热件的使用寿命。

蜂窝陶瓷主要应用于汽车上那些要求有较高耐热性、良好摩擦性(甚至在无润滑剂时)或惯性较小的部件中。

蜂窝陶瓷在汽车上的应用

一、陶瓷在汽车发动机上的应用

蜂窝陶瓷是碳化硅和氮化硅等无机非金属烧结而成。与以往使用巩固巩固的氧化铝陶瓷相比,强度是其三倍以上,能耐1000摄氏度以上高温,新材料推进了汽车上新用途的开发。

例如:要将柴油机的燃耗费降低30%以上,可以说蜂窝陶瓷是不可缺少的材料。现在汽油机中,燃烧能量中的78%左右是在热能和热传递中损失掉的,柴油机热效率为33%,与汽油相比已十分优越,然而仍有60%以上的热能量损失掉。因此,为减少这部分损失,用隔热性能好的蜂窝陶瓷围住燃烧室进行隔热,进而用废气涡轮增压器和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,由于蜂窝陶瓷的涡轮增压器,它比当今超耐热合金具有更优越的耐热性,而比重却只有金属涡轮的约三分之一。因此,蜂窝陶瓷涡轮可以补偿金属涡轮动态响应低的缺点,其他正在进行研究的有:采用蜂窝陶瓷的活塞销和活塞环等运动部件。由于重量的减轻,发动机效率可望得到提高。

由于蜂窝陶瓷具有优良的耐热性、耐磨性、隔热性及重量轻优点,故使用蜂窝陶瓷替代金属制备热机部件的技术受到了世界各国的高度重视。目前,发动机的主要零部件,如活塞、气缸盖、气门、排气管、涡轮烟压器、氧传感器及火花塞等都用先进的陶瓷材料来制造,并研制出了无水冷的绝热陶瓷发动机。另外为了防止汽车废气对大气环境的影响,各国都采用了的措施,制订了严格的排放标准,这些都促进了汽车工业用新技术的开发以及新材料的研多,特别是在发动机用先进陶瓷瓷材料方面取大了软大的进展,并在近年来的技术创新中发挥着更重的作用。

二、蜂窝陶瓷在汽车传感器上应用

对汽车用传感器的要求是能长久适应于汽车特有的恶劣环境(高温、低温、振动、加速、潮湿、噪声、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。蜂窝陶瓷耐热,耐腐,耐磨及其潜在的优良的电磁、光学技能,近年来随着制造技术的进步而得到充分利用,蜂窝陶瓷制成的传感器完全能够满足上述要求。

三、蜂窝陶瓷在汽车制动器上的应用

蜂窝陶瓷制动器是在碳纤维制动器的基础上制造而成的。一块碳纤维制动碟最初由碳纤维和树脂构成,它被机器压制成形,之后经过加热、碳化、加热、冷却等几道工序制成陶瓷制动器,陶瓷制动器的碳硅化合物表面的硬度接近钻石,碟片内的碳纤维结构使它坚固耐冲击,耐腐蚀,让碟片极为耐磨。目前此类技术除了在F1赛车中应用,在超级民用跑车中也有涉及,例如奔驰的CL55 AMG。

四、蜂窝陶瓷在汽车减震器上的应用

高级轿车的减振装置是综合利用蜂窝陶瓷正压电效应、逆压电效应和电致伸缩效应研制成功的智能减振器。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的功能,可以将轿车因粗糙路面引起的振动降到最低限度。

五、蜂窝陶瓷在汽车喷涂技术上的应用

近年来,在航天技术中广泛应用的蜂窝陶瓷薄膜喷涂技术开始应用于汽车上。这种技术的优点是隔热效果好、能承受高温和高压、工艺成熟、质量稳定。为达到低散热的目标,可对发动机燃烧室部件进行陶瓷喷涂,如活塞顶喷的氧化锆,缸套喷的氧化锆。经过这种处理的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、多孔蜂窝陶瓷在汽车中应用

作为蜂窝陶瓷产品分类的多孔陶瓷材料,其中包括在汽车制造中使用的对环境敏感且能对环境变化作出灵敏反应的材料,目前已成为材料科学及工程领域中研究的焦点。

总之,蜂窝陶瓷是一种正在不断开发中的陶瓷材料产品,但原料的制取、材料的评价和利用技术等许多方面都有尚待解决的课题。目前,蜂窝陶瓷在汽车的应用并不广泛,其中的主要原因有:制造工艺复杂、要求高;因蜂窝陶瓷对原材料要求比较严格、工艺难以掌握,使得各批制品的性能难以保持均匀一致;成本较高,可加工性差、脆性大、使用可靠性差。

但是陶瓷电路板就不一样了,作为电子陶瓷,斯利通的研发已经相当成熟,人们有充分理由相信,随着科学技术的飞速发展,在未来的汽车制造业中将会有更多的蜂窝陶瓷被引入和采用到汽车上,而且一定会在汽车生产中得到广泛的应用。

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