特种陶瓷材料在汽车中的应用

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1、特种陶瓷材料在汽车中的应用汽车应用材料姓名：赵青霞班级：12级车辆工程3班学号：20124414学院：交通学院特种陶瓷材料在汽车中的应用东北林业大学交通学院车辆工程专业赵青霞摘要：从理论上分析，汽车上能使用特种陶瓷材料制造的零件很多，但由于受到生产价格、制备工艺、可靠性等条件的限制，实际大批投入生产，应用到汽车上的零、部件并不多，大部分仍处于研究开发阶段。现将国内、外汽车上已经应用或正在开发的陶瓷零部件作简单介绍。 关键词：陶瓷材料；汽车；应用特种陶瓷具有优良的综合性能，是汽车工业领域中很重要的材料，在汽车上的应用也越来越广泛。对于提高汽车的性能，降低油耗，减少排

2、气污染，陶瓷材料都有着极其重要价值。随着科学技术的不断发展，汽车的研发及生产阶段越来越多地采用新材料及新工艺，这也使得人们对汽车轻质化、低成本、智能化、经济性和可靠性的要求成为可能，而对于新材料的使用，特种陶瓷材料便是其中最好的功能材料之一。对于陶瓷的分类，按材料及烧制工艺的不同通常分为传统陶瓷和特种陶瓷两大类。传统陶瓷以天然硅酸盐矿物为原料烧制而成，也叫硅酸盐陶瓷。与之相区别，人们将近代发展起来的各种陶瓷总称为特种陶瓷，也称为新型陶瓷、高技术陶瓷或精细陶瓷。特种陶瓷以精制高纯的化工产品为原料，在化学组成、内部结构、性能和使用效能等各方面均不同于传统陶瓷。特种陶瓷

3、具有各种优异、独特的性能，应用在汽车上，对减轻车辆自身质量、提高发动机热效率、降低油耗、减少排气污染、提高易损件寿命、完善汽车智能性功能都具有积极意义。特种陶瓷材料的性能由两种因素决定。首先是物质结构，主要是化学键的性质和晶体结构。它们决定陶瓷材料的性能，如耐高温性、半导体性及绝缘性等。其次是显微组织，包括分布、晶粒大小、形状、气孔大小和分布、杂质、缺陷等。普通陶瓷是用粘土、长石、石英为原料，经配制、烧结制成。这类陶瓷质地坚硬、不会氧化生锈、耐腐蚀、不导电、能耐一定高温、加工成型性好、成本低，但强度较低。一般最高使用温度不超过1200摄氏度，这类陶瓷产量大，种类多

4、，广泛用于电气、化工等行业。特种陶瓷种类中的的氧化铝陶瓷，又称高铝陶瓷。主要成分是氧化铝和氧化硅。它强度大、硬度高、耐腐蚀、绝缘性好，耐热温度可达1600摄氏度，但缺点是脆性大，抗震性差，工艺复杂，成本高。氧化铝陶瓷出色的高温性能和介电性能，使其适宜制作发动机火花塞。好的耐磨性可保证制作的活塞能够加工到相当高的精度和粗糙度。碳化硅陶瓷是用碳化硅粉，用粉末冶金法经反应烧结或热压烧结工艺制成。碳化硅陶瓷最大特点是高温强度大、热稳定性好、耐磨抗蠕变性好。适用于浇注金属用的喉嘴、热电偶套管、燃气轮机的叶片、轴承等零件。同时由于它的热传导能力高，还适用于高温条件下的热交换器

5、材料，也可用于制作各种泵的密封圈。氮化硅陶瓷原料丰富、加工性好，可以用低成本生产出各种尺寸精确的部件，特别是形状复杂的部件，成品率比其他陶瓷材料高。氮化硅陶瓷抗温度急变性好，硬度高，其硬度仅次于金刚石、氮化硼等物质，用氮化硅陶瓷材料制造发动机，由于工作温度提高到1370摄氏度，发动机效率可提高30%。同时由于温度提高，可使燃料充分燃烧，排出的废气中污染成分大幅度下降，不仅降低能耗，并且减少了环境污染。其它一些特种陶瓷材料，种类还是非常繁多的，它们各有特色，可制成各种功能元件。氧化锂陶瓷为高温材料，滑石陶瓷为高频绝缘材料，氧化钍陶瓷为介电材料，钛酸钡陶瓷为光电材料，

6、硼化物、氮化物、硅化物等金属陶瓷为超高温材料。铁氧体陶瓷为永久磁铁、记忆磁铁、磁头等材料，稀土钴瓷为存贮器材料，半导体瓷为亚敏元件、太阳电池等材料等。许多种类可以用于汽车的零部件或检测器件。目前，特种陶瓷材料在汽车上的应用已经取得重要进展。它们主要有以下几个方面。一、陶瓷在汽车发动机上的应用新型陶瓷是碳化硅和氮化硅等无机非金属烧结而成。与以往使用的氧化铝陶瓷相比，强度是其三倍以上，能耐1000摄氏度以上高温，新材料推进了汽车上新用途的开发。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。现在汽油机中，燃烧能量中的78%左右是在热能和热传递中

7、损失掉的，柴油机热效率为33%，与汽油机相比已十分优越，然而仍有60%以上的热能量损失掉。因此，为减少这部分损失，用隔热性能好的陶瓷材料围住燃烧室进行隔热，进而用废气涡轮增压器和动力涡轮来回收排气能量，有试验证明，这样可把热效率提高到48%。同时，由于新型陶瓷的使用，柴油机瞬间快速起动将变得可能。采用新型陶瓷的涡轮增压器，它比当今超耐热合金具有更优越的耐热性，而比重却只有金属涡轮的约三分之一。因此，新型陶瓷涡轮可以补偿金属涡轮动态响应低的缺点。其他正在进行研究的有：采用新型陶瓷的活塞销和活塞环等运动部件。由于重量的减轻，发动机效率可望得到提高。二、特种敏感陶瓷在汽

8、车传感器上