我們都知道,汽車是一種使用環境與工作條件極其苛刻的產品,因此組成這一龐然大物的各種零部件都必須具備非常優越的使用功能。而將氧化鋯陶瓷結構件用在汽車零部件上,是目前了為廣泛的。
下面,就來具體講下,氧化鋯陶瓷結構件與汽車零部件的關系
氧化鋯陶瓷結構件以其具有優良的性能,正好彌補了金屬材料的不足,因而開始為汽車所接納。如它具有長期忍耐20G的振動功能;用于燃燒、排氣系統的零件,可以長期忍耐50~60℃/S的急冷急熱;由于機械性能可靠性強,故障率通常在10—5以下;特種陶瓷與金屬及其它材質接合性良好;可以大批量生產,而且價格低廉,便于形成產業化的經營等等獨特的優點。
近些年來,國際特種陶瓷界的科學家經過艱苦試驗與攻關,開發研制出一大批汽車用特陶制品,經過實驗與工業化應用證明:陶瓷材料優越的機械特性及高溫化學性能,已遠遠超過金屬材料或其它材料制成的零部件。這些都為特陶制品大規模進多,應用廣泛的局面。概括介紹如下:
1、氧化鋯陶瓷 結構件傳感器
氧化鋯陶瓷質氧傳感器具有很高的機械性能與使用可靠性,作為凈化排氣的部件,用它測定汽車排氣中的O2濃度,再將該測定值反饋給發動機給氣與燃料供給系統,以使燃料經常保持在充分燃燒狀態。由于此種陶瓷材料全部相位是完全立方晶型的穩定氧化鋯、四方晶型和單斜晶型混合的部分穩定氧化鋯,在使用過程中機械性能十分優越,而且可以減少摩擦產生的熱。
2、氧化鋯陶瓷氣門加熱器 為使發動機在起動時完全燃燒,在發動機吸氣.側裝配有加熱裝置,即氣門加熱器,以加熱吸氣,使燃料的蒸發混合完全。吸氣加熱時,為控制好溫度、提高裝置的可靠性,而將鈦酸鋇陶瓷系PTC(熱敏電阻)用作氣門加熱器。采用陶瓷氣門加熱器后,發動機一發動即處在完全燃燒狀態,從而達到提高熱效率、節能及凈化排氣等功效。氣門加熱器系由特種陶瓷材料制成。
3、氧化鋯陶瓷發動機 特種陶瓷在汽車中的應用,得到普及與推廣的已有活塞型發動機,將出現副燃燒室、活塞頭、汽缸襯套、汽缸頭、增壓轉子等。這些零部件均在考慮采用氮化硅、碳化硅、部分穩定氧化鋯等特陶材料。此處機械強度要求為:抗折強度達到50kg/mm2以上,熱膨脹系數≤3.5×10-6℃
上述材料基本上均可滿足這些要求,特別是部分穩定氧化鋯陶瓷,不僅機械強度高達100kg/mm2,而且熱傳導率也比其它材料,僅為-0.04/cmsc。
在燃氣渦輪發動機方面,轎車為實現與柴油機同量的燃料費用,渦輪進口溫度要高達1350℃,可以忍耐這一高溫的只有碳化硅與氮化硅陶瓷材料。目前專家們對其寄以厚望,認為渦輪的轉子、定子使用上述陶瓷材料Z為理想。未來陶瓷發動機Z有可能使用氮化硅結合碳化硅陶瓷或部分穩定氧化鋯陶瓷材料制成。
4、氧化鋯陶瓷傳感元件 高級轎車減震裝置,它是利用敏感陶瓷的正壓電效應、逆壓電效應和電致伸縮效應綜合研制成功的智能減震器。這種智能減震器具有識別路面且能做自我調節的功能??梢詫⑥I車在粗糙路面形成的震動減至Z低,讓乘坐者感覺舒適。
智能陶瓷雨刷:這種雨刷系由鈦酸鋇陶瓷的壓敏效應制成。它能夠自動感知雨量,并能將轎車擋風玻璃上的雨刷自動調節到Z佳速度。其它有些陶瓷傳感元件,如熱敏、壓敏、濕敏、磁敏陶瓷材料制成的元件,還可對溫度、濕度、結露、防凍等呈現出敏感的顯示與自動控制調節。
此外,汽車上使用的諸多器件、零件、小型裝置亦都采用特陶材料制成。如電子蜂鳴器、超聲波振子、吸熱玻璃、光電池、油塞環、油水密封件等。這類由新型特種陶瓷材料制成的汽車用制品,一般都具有很高的物理、化學性能,如抗震、耐磨、防腐蝕、耐高溫、重量輕、及易加工生產等特點。
迄今為止,國際陶瓷界確認有數十種陶瓷材料制品已經或正在應用于汽車產品上,大量采取陶瓷零部件的優點還包括在:①節能、降耗、提速;②保護環境,杜絕廢氣污染;降低噪音污染、抗磁化干擾;③降低機械摩擦產生的廢熱;④使用性能可靠,使用壽命長,重量輕等等。
展望以后的汽車陶瓷制品,將會形成廣闊的市場需求。近年來,我國汽車工業的發展也對特種陶瓷產業提出許多新的要求,也形成了很大的市場,需每年從國外進口許多特種陶瓷元件。國內特陶產品生產雖有一定進展,但在種類、數量、質量及技術方面仍有較大差距,因此,可以說未來20年我國汽車用特陶產品生產會出現一個快速增長期,這對于從科技含量上提升整個陶瓷行業也是非常有利的。