氧化鋯陶瓷在汽車(chē)領(lǐng)域的新應用（圖）

氧化鋯陶瓷在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機上應用的優(yōu)勢

新型陶瓷是氧化鋯等無(wú)機非金屬燒結而成。氧化鋯陶瓷與以往使用的氧化鋁陶瓷相比，強度是其三倍以上，能耐1000攝氏度以上高溫，新材料推進(jìn)了汽車(chē)上新用途的開(kāi)發(fā)。

例如：要將柴油機的燃耗費降低30%以上，可以說(shuō)新型陶瓷是不可缺少的材料。
 

氧化鋯陶瓷

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%，與汽油機相比已十分優(yōu)越，然而仍有60%以上的熱能量損失掉。

為減少這部分損失，用隔熱性能好的陶瓷材料圍住燃燒室進(jìn)行隔熱，進(jìn)而用廢氣渦輪增壓器和動(dòng)力渦輪來(lái)回收排氣能量，有試驗證明，這樣可把熱效率提高到48%。

由于新型陶瓷的使用，柴油機瞬間快速起動(dòng)將變得可能。采用新型陶瓷的渦輪增壓器，它比當今超耐熱合金具有更優(yōu)越的耐熱性，而比重卻只有金屬渦輪的約三分之一。因此，新型陶瓷渦輪可以補償金屬渦輪動(dòng)態(tài)響應低的缺點(diǎn)。

其他正在進(jìn)行研究的有：采用新型陶瓷的活塞銷(xiāo)和活塞環(huán)等運動(dòng)部件。由于重量的減輕，發(fā)動(dòng)機效率可望得到提高。

二、特種敏感陶瓷在汽車(chē)傳感器上應用

對汽車(chē)用傳感器的要求是能長(cháng)久適用于汽車(chē)的惡劣環(huán)境(高溫、低溫、振動(dòng)、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(diǎn)。陶瓷耐熱、耐蝕、耐磨及其潛在的優(yōu)良的電磁、光學(xué)機能，近年來(lái)隨著(zhù)制造技術(shù)的進(jìn)步而得到充分利用，敏感陶瓷材料制成的傳感器完全能夠滿(mǎn)足上述要求。

三、陶瓷在汽車(chē)制動(dòng)器上的應用

陶瓷制動(dòng)器是在碳纖維制動(dòng)器的基礎上制造而成的。一塊碳纖維制動(dòng)碟最初由碳纖維和樹(shù)脂構成，它被機器壓制成形，之后經(jīng)過(guò)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(lèi)技術(shù)除了在F1賽車(chē)中應用，在超級民用跑車(chē)中也有涉及，例如奔馳的CL55AMG。

四、陶瓷在汽車(chē)減振器上的應用

轎車(chē)的減振裝置是綜合利用敏感陶瓷正壓電效應、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(chē)因粗糙路面引起的振動(dòng)降到最低限度。

五、陶瓷材料在汽車(chē)噴涂技術(shù)上的應用

近年來(lái)，在航天技術(shù)中廣泛應用的陶瓷薄膜噴涂技術(shù)開(kāi)始應用于汽車(chē)上。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是隔熱效果好、能承受高溫和高壓、工藝成熟、質(zhì)量穩定。為達到低散熱的目標，可對發(fā)動(dòng)機燃燒室部件進(jìn)行陶瓷噴涂，如活塞頂噴的氧化鋯，缸套噴的氧化鋯。經(jīng)過(guò)這種處理的發(fā)動(dòng)機可以降低散熱損失、減輕發(fā)動(dòng)機自身質(zhì)量、減小發(fā)動(dòng)機尺寸、減少燃油消耗量。

六、智能陶瓷材料在汽車(chē)中應用

作為氧化鋯陶瓷軸產(chǎn)品分類(lèi)的智能陶瓷材料，其中包括在汽車(chē)制造中使用的對環(huán)境敏感且能對環(huán)境變化作出靈敏反應的材料，目前已成為材料科學(xué)及工程領(lǐng)域中研究的焦點(diǎn)。

汽車(chē)上使用的智能絕緣陶瓷產(chǎn)品，包括功能材料、驅動(dòng)系統與反饋系統相結合的智能材料系統或結構。由于其綜合性功能的發(fā)揮，可使汽車(chē)產(chǎn)品在行駛時(shí)感知與響應外界環(huán)境的變化，使汽車(chē)產(chǎn)品擁有自檢、自測、自診斷、自修復、自適應等諸多性能。

當前有些功能日本陶瓷制品已具有智能化的功能，如半導體鈦酸鋇正溫度系數熱能電阻及氧化鋅變阻器，它們對于溫度和電壓具備自身診斷、候補保護與自身修復的功能，可以使材料本身?yè)碛械挚弓h(huán)境突然變化的能力，并可重復多次使用。

在智能陶瓷系統中，壓電陶瓷是最重要的品類(lèi)?，F在已經(jīng)普及使用及正擬開(kāi)發(fā)研制的壓電類(lèi)智能陶瓷制品及材料系統如下：

汽車(chē)減震裝置：

利用智能陶瓷產(chǎn)品的正壓電效應、逆壓電效應研制出的智能減震器，具有識別路面并自我調節的功能，可將粗糙路面對汽車(chē)形成的震動(dòng)減到最低限度，整個(gè)感知與調節過(guò)程只需要20秒。另外，采用智能陶瓷材料制成的減震裝置還可以推廣應用在汽車(chē)產(chǎn)品之外的領(lǐng)域，如使用到精密加工的穩固工作平臺等。

汽車(chē)智能雨刷：

利用鈦酸鋇陶瓷的壓阻效應制成智能陶瓷雨刷，可以自動(dòng)感知雨量，自動(dòng)將雨刷調節到最佳速度。

汽車(chē)有源消聲陶瓷材料：

由壓電陶瓷拾音器、諧振器、模擬聲線(xiàn)圈和數字信號處理集成電路組成的有源消聲陶瓷材料，可把汽車(chē)的震動(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(kāi)發(fā)出智能安全系統與智能傳輸系統，如在安全氣囊中，也使用了智能陶瓷元件。

現代智能陶瓷材料的開(kāi)發(fā)研究與市場(chǎng)，已經(jīng)處在方興未艾時(shí)期，同時(shí)它的應用已經(jīng)不僅限于汽車(chē)工業(yè)，而且對造船、建筑、機械、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(lèi)機械與電子產(chǎn)品的智能與自動(dòng)化水平。

目前，氧化鋯陶瓷在汽車(chē)的應用并不廣泛，其中的主要原因有：制造工藝復雜、要求高;因氧化鋯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。

不過(guò)，人們有充分理由相信，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，在未來(lái)的汽車(chē)制造業(yè)中將會(huì )有更多的氧化鋯陶瓷、智能陶瓷制品被引入和采用到汽車(chē)上，而且一定會(huì )在汽車(chē)生·產(chǎn)中得到廣泛的應用。