氮化硅陶瓷抗溫度急變性好,,硬度高,,其硬度僅次于金剛石,、氮化硼等物質,用氮化硅陶瓷材料制造發(fā)動機,,由于工作溫度提高到1370攝氏度,發(fā)動機效率可提高30%.同時由于溫度提高,,可使燃料充分燃燒,,排出廢氣污染成分大幅度下降,不僅降低能耗,,并且減少了環(huán)境污染,。
其它一些特種陶瓷材料,種類還非常繁多,,它們各有特色,,可制成各種功能元件。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、硅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,。許多種類可以用于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面,。
一、陶瓷汽車發(fā)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(fā),。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(xiàn)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(yōu)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(yōu)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(tài)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(huán)等運動部件。由于重量減輕,,發(fā)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(huán)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(yōu)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,。一塊碳纖維制動碟最初由碳纖維樹脂構成,,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,超級民用跑車也有涉及,,例如奔馳CL55AMG.
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(jié)功能,可以將轎車因粗糙路面引起振動降到最低限度,。
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(yōu)點□熱效果好,、能承受高溫高壓、工藝成熟,、質量穩(wěn)定,。為達到低散熱目標,可對發(fā)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(fā)動機可以降低散熱損失,、減輕發(fā)動機自身質量,、減小發(fā)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(huán)境敏感且能對環(huán)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、驅動系統(tǒng)與反饋系統(tǒng)相結合智能材料系統(tǒng)或結構,。
由于其綜合性功能發(fā)揮,,可使汽車產品行駛時感知與響應外界環(huán)境變化,使汽車產品擁有自檢,、自測,、自診斷、自修復,、自適應等諸多性能,。當前有些功能陶瓷制品已具有智能化功能,如半導體鈦酸鋇正溫度系數(shù)熱能電阻及氧化鋅變阻器,,它們對于溫度電壓具備自身診斷,、候補保護與自身修復功能,可以使材料本身擁有抵抗環(huán)境突然變化能力,,并可重復多次使用,。智能陶瓷系統(tǒng),壓電陶瓷最重要品類�,,F(xiàn)已經普及使用及正擬開發(fā)研制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(jié)功能,,可將粗糙路面對汽車形成震動減到最低限度,,整個感知與調節(jié)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(wěn)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(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,、模擬聲線圈數(shù)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(fā)出智能安全系統(tǒng)與智能傳輸系統(tǒng),如安全氣囊,,也使用了智能陶瓷元件�,,F(xiàn)代智能陶瓷材料開發(fā)研究與市場,,已經處方興未艾時期,同時它應用已經不僅限于汽車工業(yè),,而且對造船、建筑,、機械,、家電、航天,、國防等工業(yè)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(fā)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(fā)展,,未來汽車制造業(yè)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,。
其它一些特種陶瓷材料,種類還非常繁多,,它們各有特色,,可制成各種功能元件。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、硅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,。許多種類可以用于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面,。
一、陶瓷汽車發(fā)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(fā),。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(xiàn)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(yōu)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(yōu)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(tài)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(huán)等運動部件。由于重量減輕,,發(fā)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(huán)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(yōu)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,。一塊碳纖維制動碟最初由碳纖維樹脂構成,,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,超級民用跑車也有涉及,,例如奔馳CL55AMG.
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(jié)功能,可以將轎車因粗糙路面引起振動降到最低限度,。
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(yōu)點□熱效果好,、能承受高溫高壓、工藝成熟,、質量穩(wěn)定,。為達到低散熱目標,可對發(fā)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(fā)動機可以降低散熱損失,、減輕發(fā)動機自身質量,、減小發(fā)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(huán)境敏感且能對環(huán)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、驅動系統(tǒng)與反饋系統(tǒng)相結合智能材料系統(tǒng)或結構,。
由于其綜合性功能發(fā)揮,,可使汽車產品行駛時感知與響應外界環(huán)境變化,使汽車產品擁有自檢,、自測,、自診斷、自修復,、自適應等諸多性能,。當前有些功能陶瓷制品已具有智能化功能,如半導體鈦酸鋇正溫度系數(shù)熱能電阻及氧化鋅變阻器,,它們對于溫度電壓具備自身診斷,、候補保護與自身修復功能,可以使材料本身擁有抵抗環(huán)境突然變化能力,,并可重復多次使用,。智能陶瓷系統(tǒng),壓電陶瓷最重要品類�,,F(xiàn)已經普及使用及正擬開發(fā)研制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(jié)功能,,可將粗糙路面對汽車形成震動減到最低限度,,整個感知與調節(jié)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(wěn)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(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,、模擬聲線圈數(shù)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(fā)出智能安全系統(tǒng)與智能傳輸系統(tǒng),如安全氣囊,,也使用了智能陶瓷元件�,,F(xiàn)代智能陶瓷材料開發(fā)研究與市場,,已經處方興未艾時期,同時它應用已經不僅限于汽車工業(yè),,而且對造船、建筑,、機械,、家電、航天,、國防等工業(yè)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(fā)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(fā)展,,未來汽車制造業(yè)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,。