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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(guó)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(dòng)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(guó)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(guó)、德國(guó)等國(guó)家，制定了一系列先進(jìn)陶瓷材料的研發(fā)計(jì)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(guó)肯納、瑞典Sandvik、德國(guó) 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(guó)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(dòng)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(duì)于電動(dòng)汽車來講，Si3N4陶瓷軸承最大的一個(gè)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(dòng)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(dòng)體的直徑較大。另外，Si3N4陶瓷的相對(duì)介電常數(shù)低，其電阻值很大，則此時(shí)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(gè)很好的選擇。

陶瓷基板

電子控制系統(tǒng)是電動(dòng)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(gè)電子控制系統(tǒng)的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”，是驅(qū)動(dòng)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(zhǎng)期使用的關(guān)鍵部分之一。

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