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蜂窩陶瓷在汽車上的應用
日期：2024-11-22 02:46
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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品為原料，在化學組成、內部結構和使用性能等各方面均不同于傳統陶瓷。汽車蜂窩陶瓷分為功能蜂窩陶瓷和結構蜂窩陶瓷兩大類。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展；結構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等性能，廣泛用于發動機和熱交換零件的制造，有利于提高發動機熱效率及受熱件的使用壽命。
蜂窩陶瓷主要應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、陶瓷在汽車發動機上的應用
蜂窩陶瓷是碳化硅和氮化硅等無機非金屬燒結而成。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。
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。現在汽油機中，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，它比當今超耐熱合金具有更優越的耐熱性，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響應低的缺點，其他正在進行研究的有：采用蜂窩陶瓷的活塞銷和活塞環等運動部件。由于重量的減輕，發動機效率可望得到提高。
由于蜂窩陶瓷具有優良的耐熱性、耐磨性、隔熱性及重量輕優點，故使用蜂窩陶瓷替代金屬制備熱機部件的技術受到了世界各國的高度重視。目前，發動機的主要零部件，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動機。另外為了防止汽車廢氣對大氣環境的影響，各國都采用了的措施，制訂了嚴格的排放標準，這些都促進了汽車工業用新技術的開發以及新材料的研多，特別是在發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**中發揮著更重的作用。
二、蜂窩陶瓷在汽車傳感器上應用
對汽車用傳感器的要**能長久適應于汽車特有的惡劣環境（高溫、低溫、振動、加速、潮濕、噪聲、廢氣），并應當具有小型輕量，重復使用性好，輸出范圍廣等特點。蜂窩陶瓷耐熱，耐腐，耐磨及其潛在的優良的電磁、光學技能，近年來隨著制造技術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用
蜂窩陶瓷制動器是在碳纖維制動器的基礎上制造而成的。一塊碳纖維制動碟*初由碳纖維和樹脂構成，它被機器壓制成形，之后經過加熱、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，碟片內的碳纖維結構使它堅固耐沖擊，耐腐蝕，讓碟片極為耐磨。目前此類技術除了在F1賽車中應用，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用
**轎車的減振裝置是綜合利用蜂窩陶瓷正壓電效應、逆壓電效應和電致伸縮效應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節的功能，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上的應用
近年來，在航天技術中廣泛應用的蜂窩陶瓷薄膜噴涂技術開始應用于汽車上。這種技術的優點是隔熱效果好、能承受高溫和高壓、工藝成熟、質量穩定。為達到低散熱的目標，可對發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。經過這種處理的發動機可以降低散熱損失、減輕發動機自身質量、減小發動機尺寸、減少燃油消耗量。
六、多孔蜂窩陶瓷在汽車中應用
作為蜂窩陶瓷產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境敏感且能對環境變化作出靈敏反應的材料，目前已成為材料科學及工程領域中研究的焦點。
總之，蜂窩陶瓷是一種正在不斷開發中的陶瓷材料產品，但原料的制取、材料的評價和利用技術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用并不廣泛，其中的主要原因有：制造工藝復雜、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。
