氧化锆陶瓷在汽(qi)车发动机(ji)上应用的优势

新型(xing)陶瓷(ci)是氧化(hua)锆等无机非(fei)金属烧结而成。氧化(hua)锆陶瓷(ci)与以往使用的氧化(hua)铝陶瓷(ci)相比，强(qiang)度是其三倍以上(shang)，能耐1000摄氏度以上(shang)高温，新材料(liao)推进了汽车上(shang)新用途(tu)的开(kai)发(fa)。

例如：要将柴油机的燃耗费降低30%以上，可以说新型陶瓷是不可缺少的材料。
 

氧化锆陶瓷

现在(zai)(zai)汽油(you)(you)机中(zhong)，燃(ran)烧(shao)能量中(zhong)的(de)78%左右是在(zai)(zai)热(re)能和热(re)传递中(zhong)损(sun)失(shi)掉的(de)，柴油(you)(you)机热(re)效率(lv)为(wei)33%，与(yu)汽油(you)(you)机相比已十分(fen)优(you)越，然而仍有60%以上的(de)热(re)能量损(sun)失(shi)掉。

为减少这(zhei)部分损失，用隔(ge)热性能(neng)好的陶(tao)瓷(ci)材料围住燃烧室进(jin)行隔(ge)热，进(jin)而(er)用废气涡(wo)(wo)轮(lun)(lun)增压器和(he)动力涡(wo)(wo)轮(lun)(lun)来回收排气能(neng)量，有(you)试验证明，这(zhei)样可把(ba)热效率提(ti)高到48%。

由于新型(xing)陶瓷的(de)使用，柴油机瞬间快速起动(dong)将(jiang)变(bian)得可能(neng)。采(cai)用新型(xing)陶瓷的(de)涡(wo)轮增压器，它(ta)比(bi)当今超(chao)耐热合金具(ju)有更优(you)越的(de)耐热性，而比(bi)重却只有金属涡(wo)轮的(de)约(yue)三分之一。因此，新型(xing)陶瓷涡(wo)轮可以补偿金属涡(wo)轮动(dong)态响应低的(de)缺点。

其他正在(zai)进行研究的有：采(cai)用(yong)新型陶瓷的活(huo)塞销和(he)活(huo)塞环等(deng)运(yun)动部件(jian)。由于(yu)重量的减轻，发动机(ji)效率可望(wang)得到提高。

二、特种敏(min)感陶瓷在汽车传(chuan)感器(qi)上应用

对汽车用(yong)(yong)传感(gan)器的(de)(de)要求是(shi)能(neng)(neng)长久适(shi)用(yong)(yong)于汽车的(de)(de)恶劣环境(高温(wen)、低温(wen)、振动、加速、潮湿(shi)、噪声、废气)，并应当具有小型轻(qing)量，重复使(shi)用(yong)(yong)性(xing)好(hao)，输出范围广(guang)等特(te)点。陶瓷耐热、耐蚀(shi)、耐磨及其潜在的(de)(de)优良的(de)(de)电(dian)磁、光学机能(neng)(neng)，近年来随(sui)着(zhe)制造技(ji)术的(de)(de)进步而得到充分(fen)利用(yong)(yong)，敏(min)感(gan)陶瓷材料制成的(de)(de)传感(gan)器完全能(neng)(neng)够满足(zu)上述要求。

三(san)、陶瓷(ci)在(zai)汽车(che)制动器(qi)上的应用(yong)

陶瓷(ci)制(zhi)动器(qi)是在(zai)碳(tan)纤维制(zhi)动器(qi)的(de)(de)(de)基础(chu)上制(zhi)造而成(cheng)的(de)(de)(de)。一块碳(tan)纤维制(zhi)动碟(die)最(zui)初(chu)由碳(tan)纤维和树脂构成(cheng)，它(ta)被机器(qi)压制(zhi)成(cheng)形，之后经(jing)过(guo)加热、碳(tan)化、加热、冷却(que)等(deng)几道工序制(zhi)成(cheng)陶瓷(ci)制(zhi)动器(qi)，陶瓷(ci)制(zhi)动器(qi)的(de)(de)(de)碳(tan)硅化合物表面的(de)(de)(de)硬度接(jie)近(jin)钻石，碟(die)片内的(de)(de)(de)碳(tan)纤维结构使它(ta)坚固耐(nai)冲击，耐(nai)腐蚀，让碟(die)片极为耐(nai)磨。目前此(ci)类技术除(chu)了在(zai)F1赛车中应用，在(zai)超(chao)级民(min)用跑车中也(ye)有(you)涉(she)及，例(li)如奔(ben)驰的(de)(de)(de)CL55AMG。

四、陶瓷在汽车减振器(qi)上的应用(yong)

轿(jiao)(jiao)车(che)的(de)减振(zhen)(zhen)装置是综合利用(yong)敏(min)感(gan)陶瓷正压(ya)电效(xiao)应、逆(ni)压(ya)电效(xiao)应和电致伸缩效(xiao)应研制(zhi)成(cheng)功(gong)的(de)智能(neng)(neng)减振(zhen)(zhen)器(qi)(qi)。由(you)于采用(yong)高灵敏(min)度(du)陶瓷元(yuan)件，这种减振(zhen)(zhen)器(qi)(qi)具有识别路面且能(neng)(neng)做自我(wo)调节的(de)功(gong)能(neng)(neng)，可以将轿(jiao)(jiao)车(che)因(yin)粗糙路面引(yin)起的(de)振(zhen)(zhen)动降(jiang)到最低(di)限度(du)。

五、陶瓷材料在(zai)汽车喷涂技术上的应用(yong)

近年(nian)来，在航天技(ji)术中广(guang)泛应用(yong)的(de)(de)陶瓷薄膜喷(pen)涂(tu)技(ji)术开(kai)始应用(yong)于汽(qi)车上(shang)。这种技(ji)术的(de)(de)优点是隔热效(xiao)果好、能承受高(gao)(gao)温和高(gao)(gao)压、工艺成熟(shu)、质量稳定。为达到低散热的(de)(de)目标，可(ke)对(dui)发(fa)动机(ji)燃烧室部件进(jin)行陶瓷喷(pen)涂(tu)，如活塞顶喷(pen)的(de)(de)氧(yang)化(hua)锆，缸(gang)套喷(pen)的(de)(de)氧(yang)化(hua)锆。经过这种处(chu)理的(de)(de)发(fa)动机(ji)可(ke)以降低散热损失、减(jian)轻发(fa)动机(ji)自身质量、减(jian)小发(fa)动机(ji)尺寸、减(jian)少燃油消耗量。

六(liu)、智能陶瓷材料在汽(qi)车中应用

作为氧化锆陶瓷轴产品分类的智能陶瓷材(cai)料(liao)(liao)，其中(zhong)包(bao)括在汽车制造(zao)中(zhong)使用的对环境敏感且(qie)能对环境变(bian)化作(zuo)出灵敏反应的材(cai)料(liao)(liao)，目(mu)前已(yi)成为材(cai)料(liao)(liao)科学及工程(cheng)领域中(zhong)研究的焦点。

汽车上使用的智能绝缘陶瓷产品，包(bao)括功(gong)能材料(liao)、驱动系统(tong)与反馈系统(tong)相(xiang)结合(he)的(de)(de)智(zhi)能材料(liao)系统(tong)或结构(gou)。由于其综(zong)合(he)性功(gong)能的(de)(de)发挥，可使(shi)汽车产品在行(xing)驶时(shi)感知与响应(ying)外界(jie)环境的(de)(de)变化，使(shi)汽车产品拥(yong)有自(zi)检、自(zi)测、自(zi)诊断、自(zi)修复、自(zi)适应(ying)等诸(zhu)多性能。

当前有些功能日本陶瓷制品(pin)已具有智能化(hua)的(de)功能，如半导体钛酸钡正(zheng)温度系数热能电(dian)(dian)阻及氧化(hua)锌变(bian)(bian)阻器，它们对于(yu)温度和电(dian)(dian)压具备(bei)自(zi)身诊(zhen)断(duan)、候补保护与自(zi)身修复(fu)的(de)功能，可以使材料本(ben)身拥(yong)有抵(di)抗环境突(tu)然变(bian)(bian)化(hua)的(de)能力，并可重复(fu)多次使用。

在(zai)智能(neng)陶瓷系统(tong)中，压电陶瓷是(shi)最重要(yao)的(de)品(pin)类。现在(zai)已经(jing)普及使用及正拟开(kai)发研制的(de)压电类智能(neng)陶瓷制品(pin)及材料系统(tong)如下：

汽车减震装置：

利用(yong)智能(neng)陶瓷(ci)产品的(de)(de)正(zheng)压(ya)电(dian)效应、逆(ni)压(ya)电(dian)效应研制(zhi)出的(de)(de)智能(neng)减震(zhen)(zhen)器，具有识别路(lu)面(mian)并自我调节的(de)(de)功能(neng)，可将粗糙路(lu)面(mian)对汽(qi)车形(xing)成的(de)(de)震(zhen)(zhen)动减到最低限度，整个感知(zhi)与(yu)调节过程只(zhi)需要(yao)20秒。另外，采用(yong)智能(neng)陶瓷(ci)材(cai)料(liao)制(zhi)成的(de)(de)减震(zhen)(zhen)装(zhuang)置还可以推广应用(yong)在汽(qi)车产品之外的(de)(de)领域，如使用(yong)到精密加工(gong)的(de)(de)稳固工(gong)作(zuo)平台等。

汽车智能雨刷：

利用钛酸钡陶瓷(ci)的压阻效(xiao)应制成(cheng)智(zhi)能陶瓷(ci)雨(yu)(yu)刷，可以自动感知(zhi)雨(yu)(yu)量，自动将雨(yu)(yu)刷调节到(dao)最佳速度。

汽车有源消声陶瓷材料：

由(you)压(ya)电陶瓷拾音器、谐振器、模拟声线圈和数(shu)字(zi)信号处理(li)集成电路组(zu)成的有(you)源消声陶瓷材(cai)料，可把汽(qi)车的震动频率降低到500赫兹以下。此外，还(hai)可以利(li)用(yong)(yong)智(zhi)能(neng)陶瓷材(cai)料开发(fa)出智(zhi)能(neng)安全(quan)系统与智(zhi)能(neng)传(chuan)输系统，如在安全(quan)气囊中，也(ye)使用(yong)(yong)了(le)智(zhi)能(neng)陶瓷元件(jian)。

现代智(zhi)能陶瓷材(cai)料(liao)的开发研究与市场(chang)，已经(jing)处在方兴(xing)未艾时期，同时它的应用已经(jing)不仅限(xian)于汽车工业(ye)，而且对(dui)造船、建筑、机械、家(jia)电、航天、国(guo)防等工业(ye)领域产生重(zhong)要影(ying)响，将(jiang)大大提高(gao)各类(lei)机械与电子产品的智(zhi)能与自动化水平。

目前，氧化锆(gao)陶瓷(ci)在汽车的应用并不广(guang)泛，其中的主(zhu)要原因有：制(zhi)造工艺复杂(za)、要求高;因氧化锆(gao)陶瓷(ci)对原材料要求比较严格、工艺难以掌握，使得(de)各(ge)批制(zhi)品的性(xing)(xing)能难以保持均(jun)匀一(yi)致;成本较高，可(ke)加工性(xing)(xing)差、脆性(xing)(xing)大(da)、使用可(ke)靠性(xing)(xing)差。

不过(guo)，人(ren)们有充分理(li)由相信(xin)，随着科学技术的飞速(su)发展，在未来的汽(qi)车制造业中(zhong)将会有更多的氧(yang)化(hua)锆陶(tao)瓷(ci)(ci)、智能(neng)陶(tao)瓷(ci)(ci)制品被引入(ru)和采用(yong)到汽(qi)车上，而且(qie)一定会在汽(qi)车生(sheng)·产中(zhong)得到广(guang)泛(fan)的应用(yong)。