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2023

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新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈中,那些先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷的身影


中國粉體網(wǎng)訊 結(jié)構(gòu)陶瓷材料,具有金屬和高分子材料所不具備的高模量、高硬度、耐磨損、耐高溫、耐腐蝕、抗侵蝕、生物相容性以及優(yōu)異的電絕緣和透光透波等特性,在航空航天、信息電子、核電與新能源等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

 

結(jié)構(gòu)陶瓷主要有:切削工具、模具、耐磨零件、泵和閥部件、發(fā)動機(jī)部件、熱交換器和裝甲等。主要材料有氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、二氧化鋯(ZrO2)、碳化硼(B4C)、二硼化鈦(TiB2)、氧化鋁(Al2O3)和賽隆(Sialon)等。

 

近年來,國際上尤為重視先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,特別在日本、美國、德國等國家,制定了一系列先進(jìn)陶瓷材料的研發(fā)計劃。下面,我們來盤點(diǎn)一下出現(xiàn)在新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈中的先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷。

 

陶瓷刀具

陶瓷刀具材料分為3大類:氧化鋁系陶瓷、氮化硅系陶瓷、復(fù)合氮化硅-氧化鋁系陶瓷。

 

陶瓷切削刀具應(yīng)用于汽車零件和高溫合金的高速切削,近十年得到很大發(fā)展。像日本京瓷公司(Kyocera)、日本NGK公司、美國肯納、瑞典Sandvik、德國 CeramTec公司都有先進(jìn)的陶瓷刀具生產(chǎn)線,生產(chǎn)Al2O3 基、Si3N4基,以及晶須增韌Al2O3陶瓷刀具。目前發(fā)達(dá)國家陶瓷刀具的構(gòu)成比例約為5%~10%左右,由于它能大幅度提高加工效率,已經(jīng)為機(jī)械加工過程帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

 

陶瓷軸承

人們常見的陶瓷軸承的套圈及滾動體采用全陶瓷材料,有氧化鋯(ZrO2),氮化硅(Si3N4),碳化硅(SiC)三種。其中,氮化硅(Si3N4)被認(rèn)為是制造陶瓷軸承的最佳材料,對于電動汽車來講,Si3N4陶瓷軸承最大的一個優(yōu)點(diǎn)是:具有極佳的抗電性。

 

Si3N4作為天然的電絕緣體,在高頻交流電環(huán)境下,陶瓷滾動體在軸承的內(nèi)外圈之間起阻斷作用。由于陶瓷軸承的電容非常低,相比起很小的滾道接觸點(diǎn),滾動體的直徑較大。另外,Si3N4陶瓷的相對介電常數(shù)低,其電阻值很大,則此時陶瓷軸承仍是阻隔軸電流的有效工具。

 

其次,Si3N4陶瓷軸承不僅重量上比鋼制軸承更輕,而且硬度更高,其硬度是鋼制軸承的兩倍,而且不容易受外界環(huán)境的干擾而出現(xiàn)變形的現(xiàn)象。從軸承壽命和軸承效率的角度而言,Si3N4陶瓷軸承是個很好的選擇。

 

陶瓷基板

電子控制系統(tǒng)是電動汽車的關(guān)鍵部件,其主要組成部分包括系統(tǒng)集成與軟件、芯片與特殊器件、IGBT模塊、車用單片機(jī)、車用傳感器、電子控制模塊、連接器等如。其中,IGBT模塊是整個電子控制系統(tǒng)的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”,是驅(qū)動系統(tǒng)的核心,占控制器總成本的 40%~50%。

 

IGBT模塊封裝中所產(chǎn)生的熱量主要是經(jīng)陶瓷覆銅板傳到散熱板最終傳導(dǎo)出去,陶瓷覆銅基板是影響模塊長期使用的關(guān)鍵部分之一。