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特種陶瓷在行業中的應用

作者:管理員 來源:本站 瀏覽數:1234 發布時間:2016-8-20 8:27:27

氮化矽陶瓷抗溫度急變性好,硬度高,其硬度僅次於金剛石、氮化硼等物質,用氮化矽陶瓷材料製造發動機,由於工作溫度提高到1370攝氏度,發動機效率可提高30%.同時由於溫度提高,可使燃料充分燃燒,排出廢氣汙染成分大幅度下降,不僅降低能耗,並且減少了環境汙染。

    其它一些特種陶瓷材料,種類還非常繁多,它們各有特色,可製成各種功能元件。氧化鋰陶瓷為高溫材料,滑石陶瓷為高頻絕緣材料,氧化釷陶瓷為介電材料,鈦酸鋇陶瓷為光電材料,硼化物、氮化物、矽化物等金屬陶瓷為超高溫材料。鐵氧體陶瓷為永久磁鐵、記憶磁鐵、磁頭等材料,稀土鈷瓷為存貯器材料,半導體瓷為亞敏元件、太陽電池等材料等。許多種類可以用於汽車零部件或檢測器件。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麵。

    一、陶瓷汽車發動機上應用

    新型陶瓷碳化矽氮化矽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。現汽油機,燃燒能量78%左右熱能熱傳遞損失掉,柴油機熱效率為33%,與汽油機相比已十分優越,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,由於新型陶瓷使用,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,而比重卻隻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。由於重量減輕,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於汽車特有惡劣環境(高溫、低溫、振動、加速、潮濕、。聲、廢氣),並應當具有小型輕量,重複使用性好,輸出範圍廣等特點。陶瓷耐熱、耐蝕、耐磨及其潛優良電磁、光學機能,近年來隨著製造技術進步而得到充分利用,敏感陶瓷材料製成傳感器完全能夠滿足上述要求。

    三、陶瓷汽車製動器上應用

    對汽車用傳感器要求能長久適用於汽車特有惡劣環境(高溫、低溫、振動、加速、潮濕、。聲、廢氣),並應當具有小型輕量,重複使用性好,輸出範圍廣等特點。陶瓷耐熱、耐蝕、耐磨及其潛優良電磁、光學機能,近年來隨著製造技術進步而得到充分利用,敏感陶瓷材料製成傳感器完全能夠滿足上述要求。

    四、陶瓷汽車減振器上應用

    高級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製成功智能減振器。由於采用高靈敏度陶瓷元件,這種減振器具有識別路麵且能做自我調節功能,可以將轎車因粗糙路麵引起振動降到最低限度。   

    五、陶瓷材料汽車噴塗技術上應用

    近年來,航天技術廣泛應用陶瓷薄膜噴塗技術開始應用於汽車上。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塗,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,其包括汽車製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。

    汽車上使用智能陶瓷產品,包括功能材料、驅動係統與反饋係統相結合智能材料係統或結構。

    由於其綜合性功能發揮,可使汽車產品行駛時感知與響應外界環境變化,使汽車產品擁有自檢、自測、自診斷、自修複、自適應等諸多性能。當前有些功能陶瓷製品已具有智能化功能,如半導體鈦酸鋇正溫度係數熱能電阻及氧化鋅變阻器,它們對於溫度電壓具備自身診斷、候補保護與自身修複功能,可以使材料本身擁有抵抗環境突然變化能力,並可重複多次使用。智能陶瓷係統,壓電陶瓷最重要品類。現已經普及使用及正擬開發研製壓電類智能陶瓷製品及材料係統如下:

    汽車減震裝置:利用智能陶瓷產品正壓電效應、逆壓電效應研製出智能減震器,具有識別路麵並自我調節功能,可將粗糙路麵對汽車形成震動減到最低限度,整個感知與調節過程隻需要20秒。另外,采用智能陶瓷材料製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台等。

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

    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係統與智能傳輸係統,如安全氣囊,也使用了智能陶瓷元件。現代智能陶瓷材料開發研究與市場,已經處方興未艾時期,同時它應用已經不僅限於汽車工業,而且對造船、建築、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,但原料製取、材料評價利用技術等許多方麵都有尚待解決課題。目前,特種陶瓷汽車應用並不廣泛,其主要原因有:製造工藝複雜、要求高;因特種陶瓷對原材料要求比較嚴格、工藝難以掌握,使得各批製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*性差。

    人們有充分理由相信,隨著科學技術飛速發展,未來汽車製造業將會有更多特種陶瓷、智能陶瓷製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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