Автомобильная промышленность

Четыре передовых керамики-глинозем (Al₂O₃), цирконий (ZrO₂), карбид кремния (SiC) и нитрид кремния (Si₃N₄)-проникают из традиционных компонентов в основные электроприводы и аккумуляторные системы благодаря своим уникальным свойствам, становясь ключевыми материалами, способствующими этой трансформации.

В автомобильном секторе основная ценность этих керамических материалов заключается в решении проблем, связанных с высокими температурами, высоким износом, высокой коррозией и электрификацией:

• Высокотемпературное сопротивление и управление температурой: они могут работать при температурах, намного превышающих крайности металла, а карбид кремния демонстрирует отличную теплопроводность.
• Высокая износостойкость и низкое трение: они значительно продлевают срок службы компонентов в условиях трения.
• Отличные электрические свойства: от изоляторов до полупроводников, они отвечают требованиям высоковольтной изоляции и высокочастотного переключения при электрификации автомобилей.
• Химическая инертность: они устойчивы к коррозии и могут выдерживать различные суровые жидкие и газовые среды.
• Легкость: их более низкая плотность, чем у металла, помогает уменьшить массу движущихся частей и повысить эффективность.

1. Глинозем (Al₂O₃)-«Надежный изолятор и износостойкий опекун»
Эта экономичная и широко используемая промышленная керамика в основном использует свою изоляцию, износостойкость и коррозионную стойкость в автомобилях.
Преимущества: высокая изоляция, хорошая износостойкость и коррозионная стойкость, а также относительно низкая стоимость.
Специфические применения:

• Подложки датчиков и упаковка: керамические подложки для датчиков кислорода, датчиков детонации и датчиков давления, защищающие чувствительные компоненты внутри.
• Изоляторы свечей зажигания: основные компоненты, требующие чрезвычайно высокой изоляции и сопротивления тепловому удару при высоком напряжении.
• Износостойкие компоненты:Механические уплотненияВ водяных насосах и трансмиссиях, предотвращая утечки и продлевая срок службы.
• Материалы для окон: служит защитным окном для камер заднего вида и радарных датчиков (таких как радары миллиметровых волн), сводя к минимуму воздействие на проникновение сигнала.

2. Цирконий (ZrO₂)-«Жесткий эксперт по зондированию и срабатывания»
Использует свою высокую прочность, низкую теплопроводность и уникальные электрические свойства.
Преимущества: Чрезвычайно высокая трещиностойкость, низкая теплопроводность (теплоизоляция), ионная проводимость и высокая износостойкость.

Специфические применения:

• Датчики кислорода: основной функциональный материал. Использующ проводимость иона кислорода иттрия-стабилизированного zirconia (YSZ) на высоких температурах, датчики изготовлены для того чтобы обнаружить концентрацию кислорода в выхлопных газах, служа как «глаза» системы управления двигателя электронной.
• Пьезоэлектрическая керамика: пьезоэлектрическая керамика на основе цирконата свинца и титаната (PZT) широко используется в топливных форсунках (пьезоэлектрические системы Common Rail, обеспечивающие более точный и быстрый впрыск топлива) и ультразвуковых датчиках (реверсивный радар и автономные системы восприятия вождения).
• Износостойкие структурные детали: такие как высокопроизводительные керамические подшипники, используемые в специализированных условиях эксплуатации.

3. Карбид кремния (SiC)-«Чип и ядро управления температурой электрической революции»
Король полупроводников с широкой запрещенной полосой, это основной материал «на уровне чипа» для систем электропривода электромобилей, а также имеет приложения в области трения.
Преимущества: Широкополосные полупроводниковые свойства (сопротивление высоким напряжениям/высоким температурам/высоким частотам), чрезвычайно высокая теплопроводность (отличное рассеивание тепла), высокая твердость и низкое энергопотребление.

Специфические применения:

• Главный инвертор системы электропривода: это его наиболее основное и ценное приложение. SiC MOSFET заменяют традиционные IGBT на основе кремния, повышая эффективность инвертора на несколько процентных пунктов. Это означает значительное увеличение дальности движения при той же емкости аккумулятора или поддержку более высокой мощности зарядки (платформа 800 В), сокращение времени зарядки.
• Встроенные зарядные устройства (OBC) и DC-DC преобразователи: Аналогичным образом, используя свои высокочастотные и высокоэффективные характеристики, OBC и DC-DC преобразователи могут быть сделаны меньше, легче и эффективнее.
• Тормозные системы: Углерод-керамические тормозные диски (C/SiC композиционные материалы) используемые в высокопроизводительных спортивных автомобилях предлагают превосходное сопротивление термическому затуханию, сопротивление удара, и облегченные преимущества. Турбокомпрессоры двигателя: Создайте легкие роторы турбин, уменьшите инерцию вращения и минимизируйте турбо-лаг.

4. Нитрид кремния (Si₃N₄)-«Невоспетый герой высокоскоростной мощности и долгой выносливости»
Этот керамический предлагает самые лучшие общие механические свойства, особенно одетые для применений высокоскоростных, высоко-стресса, и длинной жизни.

Преимущества: высокая ударная вязкость, низкая плотность, отличная устойчивость к тепловому удару, высокая твердость, самосмазывание и длительный срок службы при прокатке.

Специфические применения:

• Подшипники для транспортных средств на новой энергии: это приложение для подписи. Цельнокерамические или гибридные керамические подшипники (элементы качения Si₃N₄) используются в шпинделях с электроприводом. По сравнению с традиционными стальными подшипниками они легче (снижают центробежную силу), более устойчивы к высоким скоростям, более изолированы (предотвращают коррозию тока вала) и устойчивы к условиям масляного голодания, что значительно повышает скорость, эффективность и надежность электроприводов.
• Роторы турбокомпрессора: их низкая плотность и высокая прочность делают их идеальными для роторов турбин, значительно уменьшая турбо-лаг и улучшая отзывчивость двигателя.
• Изоляторы свечей зажигания: используемые в некоторых высокопроизводительных двигателях, их сопротивление тепловому удару лучше, чем глинозем.