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蜂窩陶瓷在汽車上的應(yīng)用
日期：2024-11-18 23:34
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摘要：
蜂窩陶瓷屬于特種陶瓷的一個分支，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)動機和熱交換零件的制造，有利于提高發(fā)動機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（甚至在無潤滑劑時）或慣性較小的部件中。
一、陶瓷在汽車發(fā)動機上的應(yīng)用
蜂窩陶瓷是碳化硅和氮化硅等無機非金屬燒結(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，可以說蜂窩陶瓷是不可缺少的材料?，F(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%。
同時，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：采用蜂窩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。
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，故使用蜂窩陶瓷替代金屬制備熱機部件的技術(shù)受到了世界各國的高度重視。目前，發(fā)動機的主要零部件，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的陶瓷材料來制造，并研制出了無水冷的絕熱陶瓷發(fā)動機。另外為了防止汽車廢氣對大氣環(huán)境的影響，各國都采用了的措施，制訂了嚴格的排放標(biāo)準(zhǔn)，這些都促進了汽車工業(yè)用新技術(shù)的開發(fā)以及新材料的研多，特別是在發(fā)動機用先進陶瓷瓷材料方面取大了軟大的進展，并在近年來的技術(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
對汽車用傳感器的要**能長久適應(yīng)于汽車特有的惡劣環(huán)境（高溫、低溫、振動、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。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，近年來隨著制造技術(shù)的進步而得到充分利用，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器上的應(yīng)用
蜂窩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*初由碳纖維和樹脂構(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，在超級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、蜂窩陶瓷在汽車噴涂技術(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(biāo)，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。
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(xué)及工程領(lǐng)域中研究的焦點。
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、材料的評價和利用技術(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。
