氧化鋯陶瓷材料在汽車上的新應(yīng)用途介紹（圖）

一、陶瓷在汽車發(fā)動機上的應(yīng)用        

新型陶瓷是氧化鋯等無機非金屬燒結(jié)而成。氧化鋯陶瓷與以往使用的氧化鋁紡織陶瓷相比，強度是其三倍以上，能耐1000攝氏度以上高溫，新材料推進了汽車上新用途的開發(fā)。例如：要將柴油機的燃耗費降低30%以上，可以說新型陶瓷是不可缺少的材料。 現(xiàn)在汽油機中，燃燒能量中的78%左右是在熱能和熱傳遞中損失掉的，柴油機熱效率為33%，與汽油機相比已十分優(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，用隔熱性能好的陶瓷材料圍住燃燒室進行隔熱，進而用廢氣渦輪增壓器和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%。 氧化鋯陶瓷零件 氧化鋯陶瓷零件 同時，由于新型陶瓷的使用，柴油機瞬間快速起動將變得可能。
采用新型陶瓷的渦輪增壓器，它比當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，新型陶瓷渦輪可以補償金屬渦輪動態(tài)響應(yīng)低的缺點。  其他正在進行研究的有：采用新型陶瓷的活塞銷和活塞環(huán)等運動部件。由于重量的減輕，發(fā)動機效率可望得到提高。

二、特種敏感陶瓷在汽車傳感器上應(yīng)用        

對汽車用傳感器的要求是能長久適用于汽車的惡劣環(huán)境(高溫、低溫、振動、加速、潮濕、噪聲、廢氣)，并應(yīng)當具有小型輕量，重復(fù)使用性好，輸出范圍廣等特點。陶瓷耐熱、耐蝕、耐磨及其潛在的優(yōu)良的電磁、光學機能，近年來隨著制造技術(shù)的進步而得到充分利用，敏感陶瓷材料制成的傳感器完全能夠滿 足上述要求。

三、陶瓷在汽車制動器上的應(yīng)用      

 陶瓷制動器是在碳纖維制動器的基礎(chǔ)上制造而成的。一塊碳纖維制動碟由碳纖維和樹脂構(gòu)成，它被機器壓制成形，之后經(jīng)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，民
用跑車中也有涉及，例如奔馳的CL55 AMG。  

四、陶瓷在汽車減振器上的應(yīng)用高級  

      轎車的減振裝置是綜合利用敏感陶瓷正壓電效應(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降到低限度。

五、陶瓷材料在汽車噴涂技術(shù)上的應(yīng)用        
近年來，在航天技術(shù)中廣泛應(yīng)用的陶瓷薄膜噴涂技術(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。為達到低散熱的目標，可對發(fā)動機燃燒室部件進行陶瓷噴涂，如活塞頂噴的氧化鋯，缸套噴的氧化鋯。經(jīng)過這種處理的發(fā)動機可以降低散熱損失、減輕發(fā)動機自身質(zhì)量、減小發(fā)動機尺寸、減少燃油消耗量。

氧化鋯陶瓷材料

六、智能ZTA陶瓷材料在汽車中應(yīng)用  

    作為氧化鋯陶瓷產(chǎn)品分類的智能陶瓷材料，其中包括在汽車制造中使用的對環(huán)境敏感且能對環(huán)境變化作出靈敏反應(yīng)的材料，目前已成為材料科學及工程領(lǐng)域中研究的焦點。          

    汽車上使用的智能陶瓷產(chǎn)品，包括功能材料、驅(qū)動系統(tǒng)與反饋系統(tǒng)相結(jié)合的智能材料系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)。由于其綜合性功能的發(fā)揮，可使汽車產(chǎn)品在行駛時感知與響應(yīng)外界環(huán)境的變化，使汽車產(chǎn)品擁有自檢、自測、自診斷、自修復(fù)、自適應(yīng)等諸多性能。當前有些功能陶瓷制品已具有智能化的功能，如半導(dǎo)體鈦酸鋇正溫度系數(shù)熱能電阻及氧化鋅
變阻器，它們對于溫度和電壓具備自身診斷、候補保護與自身修復(fù)的功能，可以使材料本身擁有抵抗環(huán)境突然變化的能力，并可重復(fù)多次使用。在智能陶瓷系統(tǒng)中，壓電陶瓷是重要的品類。

  現(xiàn)在已經(jīng)普及使用及正擬開發(fā)研制的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(chǎn)品的正壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)研制出的智能減震器，具有識別路面并自我調(diào)節(jié)的功能，可將粗糙路面對汽車形成的震動減到低限度，整個感知與調(diào)節(jié)過程只需要20秒。另外，采用智能陶瓷材料制成的減震裝置還可以推廣應(yīng)用在汽車產(chǎn)品之外的領(lǐng)域，如使用到精密加工的穩(wěn)固工作平臺等。    

    汽車智能雨刷：利用鈦酸鋇陶瓷的壓阻效應(yīng)制成智能陶瓷雨刷，可以自動感知雨量，自動將雨刷調(diào)節(jié)到佳速度。    

    汽車有源消聲陶瓷材料：由壓電陶瓷拾音器、諧振器、模擬聲線圈和數(shù)字信號處理集成電路組成的有源消聲陶瓷材料，可把汽車的震動頻率降低到500赫茲以下。此外，還可以利用智能陶瓷材料開發(fā)出智能系統(tǒng)與智能傳輸系統(tǒng)，如在氣囊中，也使用了智能陶瓷元件?，F(xiàn)代智能陶瓷材料的開發(fā)研究與市場，已經(jīng)處在方興未艾時
期，同時它的應(yīng)用已經(jīng)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(lǐng)域產(chǎn)生重要影響，將大大提高各類機械與電子產(chǎn)品的智能與自動化水平。        

    總之，氧化鋯陶瓷管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、材料的評價和利用技術(shù)等許多方面都有尚待解決的課題。目前，氧化鋯陶瓷在汽車的應(yīng)用并不廣泛，其中的主要原因有：制造工藝復(fù)雜、要求高;因氧化鋯陶瓷對原材料要求比較嚴格、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。不過，人們有充分理由相信，隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，在未來的汽車制造業(yè)中將會有更多的氧化鋯陶瓷、智能陶瓷制品被引入和采用到汽車上，而且一定會在汽車生·產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。

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