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(dǎo)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(yīng)用已經(jīng)取得重要進(jìn)展。它們主要有以下幾個(gè)方面。
一、陶瓷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用
新型陶瓷碳化硅氮化硅等無機(jī)非金屬燒結(jié)而成。與以往使用氧化鋁陶瓷相比,強(qiáng)度其三倍以上,能耐1000攝氏度以上高溫,新材料推進(jìn)了汽車上新用途開發(fā)。例如:要將柴油機(jī)燃耗費(fèi)降低30%以上,可以說新型陶瓷不可缺少材料,F(xiàn)汽油機(jī),燃燒能量78%左右熱能熱傳遞損失掉,柴油機(jī)熱效率為33%,與汽油機(jī)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(jìn)行□熱,進(jìn)而用廢氣渦輪增壓器動(dòng)力渦輪來回收排氣能量,有試驗(yàn)證明,這樣可把熱效率提高到48%.同時(shí),由于新型陶瓷使用,柴油機(jī)瞬間快速起動(dòng)將變得可能。采用新型陶瓷渦輪增壓器,它比當(dāng)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(bǔ)償金屬渦輪動(dòng)態(tài)響應(yīng)低缺點(diǎn)。其他正進(jìn)行研究有:采用新型陶瓷活塞銷活塞環(huán)等運(yùn)動(dòng)部件。由于重量減輕,發(fā)動(dòng)機(jī)效率可望得到提高。
二、特種敏感陶瓷汽車傳感器上應(yīng)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(dòng)、加速、潮濕、。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)。陶瓷耐熱、耐蝕、耐磨及其潛優(yōu)良電磁、光學(xué)機(jī)能,近年來隨著制造技術(shù)進(jìn)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(dòng)器上應(yīng)用
陶瓷制動(dòng)器碳纖維制動(dòng)器基礎(chǔ)上制造而成。一塊碳纖維制動(dòng)碟最初由碳纖維樹脂構(gòu)成,它被機(jī)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(dòng)器,陶瓷制動(dòng)器碳硅化合物表面硬度接近鉆石,碟片內(nèi)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F1賽車應(yīng)用,超級(jí)民用跑車也有涉及,例如奔馳CL55AMG.
四、陶瓷汽車減振器上應(yīng)用
高級(jí)轎車減振裝置綜合利用敏感陶瓷正壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)電致伸縮效應(yīng)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(shí)別路面且能做自我調(diào)節(jié)功能,可以將轎車因粗糙路面引起振動(dòng)降到最低限度。
五、陶瓷材料汽車噴涂技術(shù)上應(yīng)用
近年來,航天技術(shù)廣泛應(yīng)用陶瓷薄膜噴涂技術(shù)開始應(yīng)用于汽車上。這種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)□熱效果好、能承受高溫高壓、工藝成熟、質(zhì)量穩(wěn)定。為達(dá)到低散熱目標(biāo),可對發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室部件進(jìn)行陶瓷噴涂,如活塞頂噴氧化鋯,缸套噴氧化鋯。經(jīng)過這種處理發(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、智能陶瓷材料汽車應(yīng)用
作為特種陶瓷產(chǎn)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(yīng)材料,目前已成為材料科學(xué)及工程領(lǐng)域研究焦點(diǎn)。
汽車上使用智能陶瓷產(chǎn)品,包括功能材料、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與反饋系統(tǒng)相結(jié)合智能材料系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)。
由于其綜合性功能發(fā)揮,可使汽車產(chǎn)品行駛時(shí)感知與響應(yīng)外界環(huán)境變化,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(dāng)前有些功能陶瓷制品已具有智能化功能,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,它們對于溫度電壓具備自身診斷、候補(bǔ)保護(hù)與自身修復(fù)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(fù)多次使用。智能陶瓷系統(tǒng),壓電陶瓷最重要品類,F(xiàn)已經(jīng)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(chǎn)品正壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)研制出智能減震器,具有識(shí)別路面并自我調(diào)節(jié)功能,可將粗糙路面對汽車形成震動(dòng)減到最低限度,整個(gè)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減震裝置還可以推廣應(yīng)用汽車產(chǎn)品之外領(lǐng)域,如使用到精密加工穩(wěn)固工作平臺(tái)等。
汽車智能雨刷:利用鈦酸鋇陶瓷壓阻效應(yīng)制成智能陶瓷雨刷,可以自動(dòng)感知雨量,自動(dòng)將雨刷調(diào)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(hào)處理集成電路組成有源消聲陶瓷材料,可把汽車震動(dòng)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(jīng)處方興未艾時(shí)期,同時(shí)它應(yīng)用已經(jīng)不僅限于汽車工業(yè),而且對造船、建筑、機(jī)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(jī)械與電子產(chǎn)品智能與自動(dòng)化水平。
總之,特種陶瓷一種正不斷開發(fā)陶瓷材料產(chǎn)品,但原料制取、材料評價(jià)利用技術(shù)等許多方面都有尚待解決課題。目前,特種陶瓷汽車應(yīng)用并不廣泛,其主要原因有:制造工藝復(fù)雜、要求高;因特種陶瓷對原材料要求比較嚴(yán)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(xué)技術(shù)飛速發(fā)展,未來汽車制造業(yè)將會(huì)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(huì)汽車生產(chǎn)得到廣泛應(yīng)用。