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了解我们自己的陶瓷在汽车上的应用

新闻来源: 发布日期:2017-11-22 10:31:01发布人:佳日丰小张

一、先进陶瓷材料在汽车上的应用

对于汽车行业来说,使用特殊材料打造汽车并不是什么新鲜事了,早就有厂商使用过碳纤维、铝镁等材料来装点前卫时尚的高性能轿车。但是陶瓷不是用来做精细瓷器和卫浴产品的么?



这辆独一无二的陶瓷版布加迪威龙白金跑车是法国超级跑车制造商布加迪与柏林皇家瓷器建造厂去年联合推出的。它采用陶瓷材质进行整车制造,油箱盖、车标和轮盖部位由特殊材料制成。它由一个8升W16引擎提供动力,可产生1000马力,由于动力十足,时速从0加速到62英里(约100公里)仅需2.5秒,最大时速可达253英里(约407公里),出厂售价为160万英镑。强迫症的我真担心听到“哗啦”一声,这下再也不用担心别人是不是来碰瓷的了。

二、陶瓷在汽车发动机上的应用

新型陶瓷是碳化硅和氮化硅等无机非金属烧结而成,是氧化铝陶瓷强度的三倍以上,能耐1000℃以上高温。要将柴油机的燃耗费降低30%以上,新型陶瓷是不可缺少的。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%,与汽油机相比已十分优越,然而仍有60%以上的热能量损失掉。

因此,为减少这部分损失,用隔热性能好的陶瓷材料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%。同时由于新型陶瓷的使用,柴油机瞬间快速起动将变得可能。采用新型陶瓷的涡轮增压器,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,新型陶瓷涡轮可以补偿金属涡轮动态响应低的缺点。

三、特种敏感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用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。陶瓷耐热、耐蚀、耐磨及其潜在的优良的电磁、光学机能,近年来随着制造技术的进步而得到充分利用,敏感陶瓷材料制成的传感器完全能够满足上述要求。

四、陶瓷在汽车制动器上的应用

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。

五、陶瓷在汽车减振器上的应用

高级轿车的减振装置是综合利用敏感陶瓷正压电效应、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。

六、陶瓷材料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。

总之,特种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,特种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;因特种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。不过,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特种陶瓷、智能陶瓷制品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。

七、国内外先进陶瓷材料产业发展现状

1905年,德国人率先开始了氧化铝刀具的研究,1912年,首款氧化铝陶瓷刀具率先由英国人发明,20世纪20年代后期,先进陶瓷材料逐步走进研究人员的研究视线。从最初的主要用于军事领域的结构陶瓷发展到军事、民用结构陶瓷、功能陶瓷的研究;从最初偏重与陶瓷材料的制备发展到对陶瓷粉体、显微结构的系统分析,先进陶瓷材料的种类和应用在各领域取得了重大突破。

20世纪60年代美国材料顾问委员会对材料制备领域进行了调研得出的重要结论是:“为了实现材料均匀的、可重复的无缺陷显微结构,提高材料性能的可靠性,陶瓷制备科学研究十分必要”。

20世纪70年代以陶瓷发动机为背景,各国竞相加大了对陶瓷材料研究与开发的投入,对先进陶瓷材料的研究取得了长足的进步。从技术上讲,陶瓷材料已经能够基本满足各种苛刻条件下(包括陶瓷发动机部件在内)使用的要求, 陶瓷材料的研究转向材料性能稳定性、结构与功能性一体化、低成本制备工艺等方面,各国仍在继续增加对陶瓷材料的研究与投入。进入21世纪以来,各国竞相开发不同陶瓷材料在不同领域的应用,随着装备水平的提高,通过不断地实验、研究和质量控制等成功实现了陶瓷材料产品的批量化稳定生产与制备。

从材料产业上讲,先进陶瓷已形成一个巨大的高技术产业,目前全球各类先进陶瓷材料及其产品的市场销售总额超过500亿美元,年增长率达8%。美国、法国、德国与日本在该领域整体上处于领先地位,而欧洲其它各国、韩国、中国大陆与台湾地区正从不同的研究领域展现出各自的优势。


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