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蜂窩陶瓷在汽車上的應(yīng)用
日期：2024-12-22 23:24
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摘要：
蜂窩陶瓷屬于特種陶瓷的一個(gè)分支，通常以精制高純的化工產(chǎn)品為原料，在化學(xué)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和使用性能等各方面均不同于傳統(tǒng)陶瓷。汽車蜂窩陶瓷分為功能蜂窩陶瓷和結(jié)構(gòu)蜂窩陶瓷兩大類。其主要品種有氧化鋁，氮化硅，碳化硅，氧化鋯等。
功能蜂窩陶瓷利用其絕緣性、介電性、半導(dǎo)電性和磁性等功能來(lái)控制各種傳感器，以滿足汽車電子化的迅猛發(fā)展；結(jié)構(gòu)蜂窩陶瓷具有高溫工況下強(qiáng)度高、耐磨性好、低密度和低膨脹系數(shù)等性能，廣泛用于發(fā)動(dòng)機(jī)和熱交換零件的制造，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率及受熱件的使用壽命。
蜂窩陶瓷主要應(yīng)用于汽車上那些要求有較高耐熱性、良好摩擦性（甚至在無(wú)潤(rùn)滑劑時(shí)）或慣性較小的部件中。
一、陶瓷在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用
蜂窩陶瓷是碳化硅和氮化硅等無(wú)機(jī)非金屬燒結(jié)而成。與以往使用鞏固鞏固的氧化鋁陶瓷相比，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(fèi)降低30%以上，可以說(shuō)蜂窩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，用隔熱性能好的蜂窩陶瓷圍住燃燒室進(jìn)行隔熱，進(jìn)而用廢氣渦輪增壓器和動(dòng)力渦輪來(lái)回收排氣能量，有試驗(yàn)證明，這樣可把熱效率提高到48%。
同時(shí)，由于蜂窩陶瓷的渦輪增壓器，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，蜂窩陶瓷渦輪可以補(bǔ)償金屬渦輪動(dòng)態(tài)響應(yīng)低的缺點(diǎn)，其他正在進(jìn)行研究的有：采用蜂窩陶瓷的活塞銷和活塞環(huán)等運(yùn)動(dòng)部件。由于重量的減輕，發(fā)動(dòng)機(jī)效率可望得到提高。
由于蜂窩陶瓷具有優(yōu)良的耐熱性、耐磨性、隔熱性及重量輕優(yōu)點(diǎn)，故使用蜂窩陶瓷替代金屬制備熱機(jī)部件的技術(shù)受到了世界各國(guó)的高度重視。目前，發(fā)動(dòng)機(jī)的主要零部件，如活塞、氣缸蓋、氣門、排氣管、渦輪煙壓器、氧傳感器及火花塞等都用先進(jìn)的陶瓷材料來(lái)制造，并研制出了無(wú)水冷的絕熱陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)。另外為了防止汽車廢氣對(duì)大氣環(huán)境的影響，各國(guó)都采用了的措施，制訂了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，這些都促進(jìn)了汽車工業(yè)用新技術(shù)的開發(fā)以及新材料的研多，特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)用先進(jìn)陶瓷瓷材料方面取大了軟大的進(jìn)展，并在近年來(lái)的技術(shù)**中發(fā)揮著更重的作用。
二、蜂窩陶瓷在汽車傳感器上應(yīng)用
對(duì)汽車用傳感器的要**能長(zhǎng)久適應(yīng)于汽車特有的惡劣環(huán)境（高溫、低溫、振動(dòng)、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(diǎn)。蜂窩陶瓷耐熱，耐腐，耐磨及其潛在的優(yōu)良的電磁、光學(xué)技能，近年來(lái)隨著制造技術(shù)的進(jìn)步而得到充分利用，蜂窩陶瓷制成的傳感器完全能夠滿足上述要求。
三、蜂窩陶瓷在汽車制動(dòng)器上的應(yīng)用
蜂窩陶瓷制動(dòng)器是在碳纖維制動(dòng)器的基礎(chǔ)上制造而成的。一塊碳纖維制動(dòng)碟*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(guò)加熱、碳化、加熱、冷卻等幾道工序制成陶瓷制動(dòng)器，陶瓷制動(dòng)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(jiān)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(jí)民用跑車中也有涉及，例如奔馳的CL55 AMG。
四、蜂窩陶瓷在汽車減震器上的應(yīng)用
**轎車的減振裝置是綜合利用蜂窩陶瓷正壓電效應(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(shí)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(dòng)降到*低限度。
五、蜂窩陶瓷在汽車噴涂技術(shù)上的應(yīng)用
近年來(lái)，在航天技術(shù)中廣泛應(yīng)用的蜂窩陶瓷薄膜噴涂技術(shù)開始應(yīng)用于汽車上。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)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(duì)發(fā)動(dòng)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(guò)這種處理的發(fā)動(dòng)機(jī)可以降低散熱損失、減輕發(fā)動(dòng)機(jī)自身質(zhì)量、減小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸、減少燃油消耗量。
六、多孔蜂窩陶瓷在汽車中應(yīng)用
作為蜂窩陶瓷產(chǎn)品分類的多孔陶瓷材料，其中包括在汽車制造中使用的對(duì)環(huán)境敏感且能對(duì)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(diǎn)。
總之，蜂窩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(píng)價(jià)和利用技術(shù)等許多方面都有尚待解決的課題。目前，蜂窩陶瓷在汽車的應(yīng)用并不廣泛，其中的主要原因有：制造工藝復(fù)雜、要求高；因蜂窩陶瓷對(duì)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。
