사회가 지속적으로 발전함에 따라 사람들은 자동차에 대한 경량화, 지능화, 신뢰성, 환경 친화적, 편안함 및 경제성에 대한 요구 사항이 점점 더 높아지고 있습니다. 이러한 요구 사항을 충족하기 위해 과학 기술의 지속적인 발전과 자동차 연구 개발이 이루어지고 있습니다. 새로운 재료와 새로운 공정이 생산과 생산에 점점 더 많이 사용되고 있으며, 세라믹은 새로운 재료를 사용하는 그중 하나입니다. 특수 세라믹은 화학적 조성, 내부 구조, 성능 및 효율성 측면에서 기존 세라믹과 다르며 다양하고 우수하며 독특한 특성을 가지고 있습니다. 자동차 재료에 종사하는 연구원들은 수년간의 개발, 연구, 테스트 및 산업 응용을 통해 많은 자동차 부품 및 부품이 세라믹 재료로 전환된 후 기계적 특성이 금속 재료 또는 기타 재료로 만들어진 것보다 훨씬 우수하다는 것을 입증했습니다. 이러한 특수세라믹의 우수한 특성은 자동차 자체의 경량화, 엔진 열효율 향상, 연료소비 감소, 배기가스 오염 감소, 부품 수명 연장, 지능형 기능 향상 등에 긍정적인 의미를 갖습니다. 자동차의.
1. 특수세라믹의 특징
일반적으로 사용되는 자동차 특수 세라믹은 다음과 같습니다.
1. 알루미나 세라믹. 알루미나 세라믹의 주요 성능 특성은 고강도, 고경도, 내마모성, 내식성, 고온 저항 및 우수한 절연성이며 내열 온도는 최대 1600°C입니다. 그러나 단점은 취성이 높고 내진성이 좋지 않으며 공정이 복잡하고 비용이 높다는 점입니다. 알루미나 세라믹의 우수한 고온 성능과 유전 특성은 엔진 점화 플러그를 만드는데 사용될 수 있으며, 우수한 내마모성은 베어링과 피스톤을 만드는 데 사용될 수 있습니다.
2. 실리콘 카바이드 세라믹. 탄화규소 세라믹의 가장 큰 특징은 높은 고온 강도(굴곡 강도는 1400°C에서 500-600MPa로 유지됨), 강력한 열 전달 능력, 우수한 열 안정성 및 내마모성, 작은 열팽창 계수입니다. 가스 터빈 블레이드, 베어링 및 기타 부품 제작에 적합합니다.열 전도성이 높기 때문에 고온 조건에서 열 교환기 재료로도 적합하며 다양한 펌프용 밀봉 링을 만드는 데에도 사용할 수 있습니다.
3. 질화규소 세라믹. 질화 규소 세라믹은 정확한 치수와 복잡한 모양을 가진 다양한 부품을 저렴한 비용으로 생산할 수 있으며 다른 세라믹 재료보다 높은 수율을 제공합니다. 주요 성능 특성은 높은 강도와 높은 경도입니다. 경도는 다이아몬드, 질화붕소 및 기타 물질에 이어 두 번째로 우수한 화학적 안정성, 내마모성, 높은 제품 정밀도를 갖습니다. 내마모성, 내식성, 고온 저항성 및 절연 부품을 제조하는 데 사용할 수 있습니다. 반응 소결 질화규소는 펌프 기계적 씰 링, 고온 베어링, 밸브 및 기타 부품을 제조하는 데 사용할 수 있습니다.
4. 질화붕소 세라믹. 질화 붕소 세라믹은 내열성, 열 안정성, 열 전도성 및 고온 유전 강도가 우수하며 이상적인 방열 재료 및 고온 절연 재료입니다. 질화붕소 세라믹은 화학적 안정성이 우수하고 대부분의 용융 금속의 침식에 저항할 수 있으며 자체 윤활성이 우수하고 경도가 낮습니다.
5. 지르코니아 세라믹. 지르코니아 세라믹의 융점은 2715℃이고, 사용 온도는 2300℃에 도달할 수 있습니다. 순수 지르코니아는 안정제를 첨가하여 사용할 수 없으며, 강도와 인성이 높고, 경도와 내마모성이 높고, 화학적 부식에 대한 저항성이 높으며, 열전도율이 낮기 때문에 절삭 공구, 단열재, 미끄럼 부품으로 사용할 수 있습니다.
2. 자동차에 세라믹을 적용
(1) 자동차 엔진에 세라믹 응용
1. 세라믹 단열 엔진. 내열성, 내마모성, 내식성, 낮은 팽창 계수, 낮은 밀도 및 우수한 단열성과 같은 세라믹 재료(예: 질화규소 세라믹)의 특성을 활용하여 세라믹 절연 엔진을 만듭니다. 작동 온도는 1300℃-1500에 도달할 수 있습니다. ℃이며, 실린더 내 열에너지 손실을 줄이고 연료의 완전 연소를 가능하게 하며 배기 가스가 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.오염의. 또한, 세라믹 엔진은 수냉식 시스템이 필요하지 않으며 밀도가 강철의 절반 정도에 불과하므로 엔진 전체 구조를 단순화하고 엔진 중량과 에너지 소비를 줄이며 작동 출력을 45% 이상 높일 수 있습니다. 강철 엔진에 비해.
2. 세라믹 피스톤. 질화 규소 세라믹 소재로 만들어진 세라믹 섬유 피스톤은 내마모성이 우수하며 알루미늄 합금 피스톤의 큰 열팽창 계수로 인해 발생하는 "냉간 노킹 및 열간 인발"현상을 방지할 수 있습니다.
3. 세라믹 실린더 라이너. 실린더 라이너의 상부링을 세라믹 소재로 제작하거나, 기존의 실린더 라이너 대신 금속과 세라믹 소재를 사용하여 풀 세라믹 실린더 라이너를 제작함으로써 실린더 내부의 열에너지 손실을 방지하고 엔진 구조를 단순화하여 열적 성능을 향상시킬 수 있습니다. 효율성과 엔진 품질 저하.
4. 세라믹 밸브트레인 부품. 세라믹 재료의 저밀도, 내열성, 내마모성 특성을 활용하여 밸브, 밸브 시트, 태핏, 밸브 스프링 및 로커 암을 제조하면 밸브 시트 변형 및 안착 시 바운스를 줄이고 소음과 진동을 줄이며 수명을 연장할 수 있습니다. . Mitsubishi는 엔진 로커 암을 만들기 위해 세라믹을 사용합니다. Isuzu의 질화 규소로 만든 세라믹 밸브는 강철 밸브보다 가볍고 특정 연료 절약 효과가 있으며 유해한 배출을 줄일 수 있습니다. Ford는 분사로 형성된 세라믹 밸브 리프터를 사용하고 좋은 결과를 얻었습니다.
5. 세라믹 밸브 히터. 밸브히터는 흡입측에 장착된 가열장치로 티탄산바륨 세라믹 계열 서미스터이다. 흡입 공기를 가열할 때 온도를 제어하고 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며 흡입 공기의 가열을 촉진하고 연료의 증발 및 혼합을 완료하며 엔진 시동시 연소를 완료하여 연소를 향상시킬 수 있습니다. 효율성과 순 가스 배출.
(2) 자동차 브레이크에 세라믹 적용
세라믹 브레이크의 브레이크 디스크는 강화 세라믹으로 만들 수 있는데, 즉 기존 기술에서 금속을 대체하기 위해 세라믹 분말과 탄소섬유를 사용하는 것이다. 탄소-실리콘 화합물 표면의 경도는 다이아몬드에 가깝고, 탄소섬유 구조로 인해 견고하고 충격에 강하며 부식에 강하고 내마모성이 매우 뛰어납니다. 스틸 브레이크 디스크에 비해 세라믹 브레이크 디스크는 차량 전체의 무게를 줄이고 연료 소비를 줄이며 서비스 수명을 연장하고 브레이크 디스크의 내마모성, 고온 저항, 내식성 및 제동 성능을 크게 향상시킵니다.방열 효과가 좋습니다.
(3) 자동차 완충재에 세라믹 적용
고감도 세라믹 부품을 사용한 자동차 완충 장치는 노면을 인식하고 스스로 조정하는 기능을 갖고 있으며, 차량 주행 중 감지 및 조정 과정이 20초밖에 걸리지 않아 거친 노면으로 인한 진동을 줄일 수 있다. 충돌로 인한 고통으로부터 승객을 보호하기 위해 최소한으로.
(4) 자동차 분사 기술에 세라믹을 적용
최근에는 항공우주기술에서 널리 활용되는 세라믹 필름 용사 기술이 자동차에도 적용되기 시작했다. 이 기술은 플라즈마 분사 기술을 이용해 삼산화지르코늄, 탄화티타늄, 이산화티타늄 등 세라믹을 코팅해 1mm 이내의 내구성 있는 코팅을 얻는다. 엔진의 내열성 부품을 고온 세라믹층으로 코팅하면 금속 소재 고유의 강도와 인성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 내열성도 향상됩니다. 예를 들어, 피스톤 상단에 지르코니아를 분사하고, 실린더 라이너와 피스톤 링의 작업 표면에 세라믹 코팅을 분사하면 내마모성과 수명을 향상시킬 수 있습니다. 이 기술을 사용하면 엔진 흡기 덕트 표면의 내열성을 1200°C에서 1700°C로 높일 수도 있습니다. 이러한 처리를 거친 엔진은 열손실을 줄이고, 엔진 자체의 무게를 줄이며, 엔진의 크기를 줄이고, 연료 소모를 줄일 수 있습니다.
(5) 자동차 센서에 세라믹 응용
자동차 전자 제어 시스템의 정보 소스인 자동차 센서는 자동차 전자 제어 시스템의 핵심 구성 요소입니다. 자동차 전자 및 자동화 수준이 높을수록 센서에 대한 의존도가 커집니다. 일부 기능성 세라믹 소재는 자동차 특유의 가혹한 환경(고온, 저온, 진동, 가속도, 습기, 소음, 배기가스)에 장기간 적응할 수 있어 자동차 센서에 사용됩니다.
1. 세라믹 온도센서. 엔진 전자 분사 시스템은 세라믹 온도 센서를 사용하여 냉각수 온도, 흡기 온도 및 배기 온도를 지속적으로 정확하게 측정하여 온도 변화에 따른 연료 분사량을 수정 또는 보상하고 공회전 속도 제어 목표 값을 변경하며, 등 최고의 공연비를 얻으십시오.
&N2. 세라믹 배기가스 센서. 자동차 배기가스 모니터링에 사용되는 지르코니아 센서는 매니폴드 또는 전면 배기관에 설치되며, 고체 전해질 가스에 민감한 세라믹 소재를 사용하여 배기가스 중 O2 농도를 측정한 후 측정된 값을 엔진 흡기 및 흡기구로 다시 공급합니다. 연료 공급 시스템은 엔진 공연비를 감지하고 연료의 연소를 촉진하여 항상 완전 연소 상태를 유지합니다. 연료를 절약하는 것 외에도 CO, NO2 등 유해가스의 배출도 줄일 수 있습니다. 높은 감도, 우수한 신뢰성 및 긴 서비스 수명을 제공합니다.
3. 세라믹 노크센서. 세라믹 노크 센서를 사용하면 엔진이 노크에 가까운 점화 순간에 최고의 열 효율과 가장 낮은 연료 소비로 작동할 수 있어 노크 없는 작동 상태를 달성하고 가능한 최대 전력 및 경제 지표로 작동하도록 보장합니다.
4. 초음파 센서. 초음파 센서는 일반적으로 알루미늄 합금 쉘, 압전 세라믹 변환기, 흡음 재료 및 납 전극으로 구성됩니다. 이들은 자동차의 안전한 운전을 안내하기 위해 자동차 후진 충돌 방지 경보 장치로 사용됩니다. 대형 트럭, 광산 트럭 및 기타 대형 차량. 초음파 센서는 엔진 공기 흡입량을 감지하기 위해 공기 유량계에도 사용됩니다.
5. 세라믹 가속도 센서. 세라믹 가속도 센서는 자동차 에어백 시스템에 사용되며, 자동차의 순간적인 저속 또는 고속 충돌 강도를 감지하고 이를 전기 신호 출력으로 변환하여 충돌 시 에어백이 정확하고 적시에 열리도록 할 수 있습니다. 강도가 높아 자동차의 안전 성능이 향상됩니다. 정밀도와 신뢰성이 높아 실제 충돌 상황을 신속하게 구분할 수 있습니다.
6. 세라믹 습도 센서. 자동차 습도센서 내부에는 금속산화물계 세라믹 소재로 이루어진 다공성 소결체가 장착되어 있으며, 소결체 표면에 물 분자가 흡착되어 습도를 감지하는 특성량이 저항이며, 습도는 저항값의 변화로 감지됩니다. 자동차 창유리의 성에와 결로를 감지하고 엔진 공기 흡입구의 공기 습도를 감지하는 데 적합합니다.
&Nbsp; (6) 자동차 촉매 변환기 캐리어에 세라믹 적용
금속, 폴리머 및 기타 재료에 비해 세라믹 재료는 다양한 고온 및 부식 환경에 더 적합하므로 촉매 담체 분야에서 널리 사용됩니다. 촉매 반응에서 담체 자체의 성능은 촉매의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 일반적으로 사용되는 근청석 벌집형 세라믹 캐리어는 사용 시 자동차 배기가스 정화기에 배치됩니다. 자동차 배기가스의 질소산화물(NOX), 일산화탄소(CO) 및 기타 유해 가스는 질소(N2)와 같은 무독성 가스를 방출합니다. ) 및 이산화탄소(CO2)가 대기로 배출되면 차량 배기가스 배출의 오염 수준을 크게 줄일 수 있습니다.
(7) 자동차 머플러에 세라믹 적용
음파가 자동차 배기관에 설치된 허니컴 다공성 세라믹에 전파되면 풍부한 네트워크 기공에서 공기 진동을 일으키고 공기와 다공성 세라믹 매트릭스 사이의 마찰을 통해 음파의 에너지가 열에너지를 소비하여 소음을 제거하는 효과를 얻습니다.
(8) 자동차 와이퍼에 세라믹 적용
티탄산바륨 세라믹의 압저항 효과를 이용해 비의 양을 자동으로 감지해 와이퍼를 최적의 속도로 자동 조정할 수 있는 스마트 세라믹 와이퍼를 만든다.
(9) 자동차 필름에 세라믹의 응용
현재 시중에 판매되고 있는 금속 단열필름에 비해 다층 나노세라믹 단열필름은 보온 효과와 광투과율이 우수해 시각적 피로를 완화하고, 차량 내 발열을 대폭 감소시키며, 운전 편의성을 높이고, 공기 중의 열을 감소시킵니다. 컨디셔닝 부하 및 연료 소비; 단열, 내구성, 항산화, 긁힘 방지 및 유리 파열 방지, 운전 안전성 향상. 동시에 다층 나노 세라믹 절연 필름은 비금속 세라믹 기술을 사용하여 전자파에 대한 금속 필름의 고유한 차폐 효과를 완전히 제거할 수 있으며 위성 내비게이션 시스템, 휴대폰, 원격지에 영향을 미치지 않습니다. 제어 및 자동 고속도로 통행료 징수 시스템. 세계 최고의 스포츠카에 사용되는 세라믹 절연필름Jieshang에는 몇 가지 응용 프로그램이 있습니다.
3. 특수 세라믹을 자동차에 적용할 때의 문제점
특수세라믹은 원료의 준비, 재료평가, 활용기술에 있어서 해결해야 할 문제가 많이 존재하는 소재입니다. 현재 자동차에 특수 세라믹을 적용하는 데 방해가 되는 주요 이유는 다음과 같습니다. 첫째, 금속 부품 가격보다 훨씬 높은 가격이 오랫동안 유지되었습니다. 둘째, 특수 세라믹은 원자재에 대한 엄격한 요구 사항이 있으며, 공정이 어려워 제품의 각 배치를 균일하게 유지하기가 어렵습니다. 셋째, 가공성이 낮고 취성이 높으며 신뢰성이 낮습니다. 넷째, 제조 공정이 복잡하고 까다롭습니다.
4. 결론
현재 특수 세라믹을 자동차에 적용하는 데에는 해결해야 할 몇 가지 문제가 있지만, 특수 세라믹의 다양한 우수성과 독특한 특성으로 인해 현대 산업 기술, 특히 첨단 기술 분야에서 특수 세라믹의 개발이 매우 빠릅니다. 그리고 새로운 기술은 점점 더 중요해지고 있습니다. 인류 사회의 지속 가능한 발전 전략을 달성하기 위해 차세대 자동차 제품의 경량, 지능, 에너지 절약, 안전 및 환경 보호 요구 사항을 충족하고 새로운 기술 혁명을 가속화하기 위해 미국, 일본, 독일 및 다른 나라에서는 특수 세라믹의 연구 개발에 많은 인력, 물적, 재정적 자원을 투자해 왔으며, 화학적 조성과 조직 구조가 서로 다른 특수 세라믹을 사용하여 다양한 특수 특성과 기능을 가지고 있으며 세라믹 부품 및 기술 개발에 큰 기술적 돌파구를 마련했습니다. 자동차용 부품. 우리나라도 이 분야에서 큰 진전을 이루었으며 자동차용 세라믹 부품의 개발 및 응용 전망은 매우 매력적일 것입니다. 나는 가까운 미래에 과학과 기술의 급속한 발전으로 자동차 제조 분야에서 세라믹 소재가 더 큰 혁신을 이룰 것이라고 믿습니다. 더 많은 특수 세라믹과 스마트 세라믹이 도입되어 자동차 성능을 향상시킬 것입니다.할 수 있는.
