特种陶瓷在汽车上的应用

特种陶瓷以精制的高纯产品为原料，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。特种陶瓷具有各种优异、独特的性能，将其应用于汽车上可以减轻车辆自身质量、提高发动机热效率、降低油气污染、减少排气污染、提高易损件寿命等。

1、氧化铝陶瓷

氧化铝陶瓷又称高铝陶瓷，其原料是工业氧化铝，制备方法是在工业氧化铝中加入少量添加剂，然后经制坯、烧结而成，对表面粗糙度和精度要求高的制品，还应进行研磨和抛光处理。氧化铝陶瓷强度大于普通陶瓷；硬度很高，仅次于金刚石、碳化硼、立方氮化硼和碳化硅，有很好的耐磨性；耐高温性极好，而且蠕变极小；耐腐蚀性很强；有很好的绝缘性能。

氧化铝陶瓷出色的高温和介电性能，使其适宜制作内燃机火花塞；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。

2、氮化硅陶瓷

氮化硅陶瓷原料丰富、加工性能好，主要性能特点是强度高、化学稳定性好、抗温变性能好、耐磨、绝缘、制品精度高。制备方法主要有反应烧结法和热压烧结法。

用氮化硅材料制造发动机，工作温度从理论上可提高到1370℃左右。温度提高可使燃烧充分，发动机热效率提高，并降低排气污染。反应烧结氮化硅可用于制造泵的机械密封环、高温轴承、阀门等零件。

3、碳化硅陶瓷

碳化硅陶瓷是用碳化硅粉（把石英、碳和木屑装入电弧炉中，在1900~2000℃的高温下合成）利用粉末冶金经反应烧结和热压烧结工艺制成。碳化硅陶瓷最大的特点是高温高强度（在1400℃抗弯强度仍保持在500~600MPa的较高水平）、热传导能力强、热稳定性好、耐磨、耐腐蚀、抗蠕变性好。

碳化硅陶瓷可用于制作火箭尾喷嘴、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。

1、在汽车发动机上的应用

（1）绝热发动机

利用陶瓷耐热、耐磨、耐腐蚀、热膨胀系数小等特点制作陶瓷绝热发动机，其工作温度可达1300℃~1500℃，能减少气缸内热能损失，使燃料充分燃烧，减少了废气对环境的污染。此外，它还可以简化发动机的总体构造，降低发动机重量与能耗。

（2）陶瓷活塞

用氮化硅陶瓷材料制造的陶瓷纤维活塞，耐磨性好，可以有效防止铝合金活塞由于热膨胀系数大而产生的“冷敲热拉”现象。

（3）陶瓷气缸套

用陶瓷材料制成缸套上圈或是用金属和陶瓷材料复合制成全陶瓷缸套，代替传统的气缸套，可防止气缸内热损失，简化发动机结构，进而提高热效率和降低发动机质量。

（4）陶瓷配气机构

利用陶瓷材料低密度、耐热和耐磨的特点，用陶瓷材料制造气门、气门座、挺柱、气门弹簧和摇臂，可以减少气门座的变形和落座时的弹跳，降低噪声与振动，延长使用寿命。

2、在汽车制动器上的应用

陶瓷制动器中的刹车盘可由增强型陶瓷制成，即采用陶瓷粉和碳纤维代替现有技术中的金属。其碳硅化合物表面的硬度接近钻石，碳纤维结构使其坚固耐冲击、耐腐蚀，极为耐磨。陶瓷刹车盘与钢制刹车盘相比，减轻了整车的质量，降低了耗油量，延长了使用寿命，大大提高制动盘的耐磨、耐高温、耐腐蚀、制动等性能，散热效果良好。

3、在汽车减振器上的应用

高级轿车的减震装置是综合利用敏感陶瓷正压电效应、逆压电效应和电致伸缩效应研制成功的智能减振器，这样就可以将轿车因粗糙路面形成的震动降低到最低限度。

4、在汽车喷涂技术上的应用

近年来，在航天技术中广泛应用的陶瓷薄膜喷涂技术开始应用于汽车上。这种技术的优点是隔热效果好，能承受高温和高压、工艺成熟，质量稳定。

5、在汽车传感器上的应用

随着汽车工业的发展，人们对汽车的安全性、节能性、舒适化、智能化要求越来越高，而国家对噪声、排气污染的限制也有了更高的要求。这就使具有绝缘性、介电性、半导体性和导磁性等特异性能的功能陶瓷材料在汽车上作为诸多调控敏感元件的应用范围越来越广，品种和规格日趋完善。

6、在汽车催化转化器载体上的应用

在汽车催化转化器中，采用堇青石质蜂窝陶瓷作为催化剂载体，蜂窝型陶瓷载体呈多孔、质薄型结构，材料强度为100N/mm2。堇青石耐高温、强度高、热膨胀系数低、体积质量小，适宜催化剂载体的环境。

7、在汽车轴承上的应用

陶瓷轴承主要材质为氮化硅陶瓷，工作温度高且耐磨，可提高转速，轴承部件对润滑和冷却的要求较低，而且陶瓷轴承无磁性、耐腐蚀、绝缘性好。

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