碳化硅陶瓷在汽车技术的应用.doc
无机固体材料学
课程论文
浅析碳化硅陶瓷在汽车技术方面的应用
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碳化硅陶瓷在汽车技术方面的应用及发展前景
摘要
车用碳化硅陶瓷特性及其用途分类。碳化硅陶瓷材料在汽车上的应用，对减轻车辆自身质量、提高发动机热效率、降低油耗、减少排气污染、提高易损件寿命、完善汽车智能性功能等都有积极意义。碳化硅陶的主要性能及其在汽车发动机、柴油机微粒过滤器、催化转化器、制动器、减震装置、轴承、传感器等方面的应用。有广阔的发展前景。
关键词：碳化硅陶瓷特性车用碳化硅陶瓷碳化硅陶瓷的发展前景
前言
一碳化硅的历史
1.1碳化硅的起源
是由美国人艾奇逊在1891年电熔金刚石实验时，在实验室偶然发现的一种碳化物，当时误认为是金刚石的混合体，故取名金刚砂，1893年艾奇逊研究出来了工业冶炼碳化硅的方法，也就是大家常说的艾奇逊炉，一直沿用至今，以碳
1.2碳化硅的发展
关于碳化硅的几个事件：
1905年第一次在陨石中发现碳化硅；
1907年第一只碳化硅晶体发光二极管诞生；
1955年理论和技术上重大突破，LELY提出生长高品质碳化概念，从此将碳化硅作为重要的电子材料；
1958年在波士顿召开第一次世界碳化硅会议进行学术交流；
1978年六、七十年代碳化硅主要由前苏联进行研究，到1978年首次采用“LELY 改进技术”的晶粒提纯生长方法；
1987年～至今以CREE的研究成果建立碳化硅生产线，供应商开始提供商品化的碳化硅基。
1.3碳化硅的简介
英文名称：silicon carbide,俗称金刚砂。纯碳化硅是无色透明的晶体。工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同，而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色，透明度随其纯度不同而异。碳化硅晶体结构分为六方或菱面体的α-SiC和立方体的β-SiC（称立方碳化硅)。α-SiC由于其晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体，已发现70余种
二碳化硅陶瓷的结构性质与应用
2.1 碳化硅陶瓷的性质
以碳化硅SiC为主要成分的陶瓷。SiC陶瓷不仅具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中最佳的。热压烧结、无压烧结、热等静压烧结的材料，其高温强度可一直维持到1600℃，是陶瓷材
料中高温强度最好的材料。抗氧化性也是所有非氧化物陶瓷中最好的。
缺点:SiC陶瓷的缺点是断裂韧性较低，即脆性较大
2.2碳化硅陶瓷的应用
碳化硅陶瓷在石油、化工、微电子、汽车、航天、航空、造纸、激光、矿业及原子能等工业领域获得了广泛的应用。
三碳化硅陶瓷在汽车技术方面的应用碳化硅陶瓷的最大特点是高温高强度，一般陶瓷材料在1200摄氏度时强度显著降低，而碳化硅陶瓷在1400摄氏度时抗弯强度仍保持在500到600MPa的较高水平。其热传导能力强，在陶瓷中仅次于氧化铝陶瓷。热稳定性好，耐磨、耐腐蚀、抗蠕变性好。碳化硅陶瓷高温高强度的特点，适用于汽车上那些要求有较高耐热性及良好摩擦性（甚至在无润滑剂时）或惯性较小的部件中。
3.1碳化硅陶瓷在发动机上的应用
3.1.1挺杆
气门挺杆日本五十铃汽车公司在柴油机上试验过碳化硅陶瓷挺杆，其关键技术在于将陶瓷片直接钎焊在钢挺杆体上的结构和工艺。福特公司已将喷射形成的陶瓷挺杆用于V8发动机上。
3.1.2气门
碳化硅陶瓷气门比钢质气门轻，有一定节油效果，并能减少有害物排放。而且成本较低。德国采用冷挤压法生产化碳化硅陶瓷气门。
3.1.3活塞
用碳化硅陶瓷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。另外，直喷式柴油机活塞的陶瓷紊流圈利用了碳化硅陶瓷材料的耐高温性能。从热效率、排放与噪声等方面综合考虑，带缩口或紊流圈的凹坑活塞比敞口凹坑活塞更有优越性。另外，热负荷的增加，使活塞材料的温度大约升高60摄氏度，所产生的附加热应力会使铝活塞的耐久性发生问题，而镶入一个碳化硅陶瓷圈会得到较好的效果。
3.1.4涡轮增压器
利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，就可以增加发动机的输出功率了。而碳化硅陶瓷叶轮耐磨，轻量，耐腐蚀，膨胀小。
3.2碳化硅陶瓷在汽车安全性能方面应用
3.2.1防弹板
碳化硅陶瓷由于硬度高、比重小、弹道性能较好、价格较低，而广泛防弹车辆、舰船的防护以及民用保险柜、运钞车的防护中。硅陶瓷的弹道性能优于氧化铝陶瓷，约为碳化硼陶瓷的70～80％，特别适合用于用量大，且防护装甲不能过厚、过重的场合。这样不仅增加了汽车的安全系数，还不影响汽车的重量，减少油耗。
3.2.2碳化硅陶瓷刹车盘
更轻的刹车盘就意味着悬挂下重量的减轻。这令悬挂系统的反应更快，因而能够提升车辆整体的操控水平。另外，普通的刹车碟容易在全力制动下因高热产生热衰退，而陶瓷刹车碟能有效而稳定的抵抗热衰退，其耐热效果比普通刹车盘高出许多倍。
兰博基尼Gallardo的陶瓷刹车盘法拉利碳化硅陶瓷刹车盘
3.2.3碳化硅陶瓷汽车减震器
碳化硅陶瓷在汽车减振装置上的应用。碳化硅陶瓷还具有良好的导电性、导热性，良好的化学稳定性。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。由于采用高灵敏度碳化硅陶瓷元件，这种减振器具有识别路面且能做自我调节的功能，可以将轿车因粗糙路面引起的振动降到最低限度。
3.3碳化硅陶瓷在车用传感器上应用
汽车传感器把汽车运行中各种工况信息，如车速、各种介质的温度、发动机运转工况等，转化成电讯号输给计算机，以便发动机处于最佳工作状态。
对汽车用传感器的要求是：能长久适用于汽车特有的恶劣环境（高温、低温、振动、加速、潮湿、噪声、废气）；小型轻量；重复使用性好，输出范围广。碳化硅陶瓷耐热、耐蚀、耐磨及其潜在的优良的电磁、光学机能等，近年来随着制造技术的进步而得到充分利用，陶瓷传感器完全能够满足上述要求。
3.3.1碳化硅陶瓷湿度传感器
湿敏碳化硅陶瓷的特点是测湿范围广，响应时间较快。生产工艺较简单，是汽车湿度传感器的主要材料。适用于车窗玻璃防霜、结露和发动机化油器进气部分空气湿度的检测。，
3.3.2碳化硅陶瓷汽车温度传感器
一辆汽车检测温度一般需用10只陶瓷温度传感器。例如，发动机电喷系统需要连续精确地测量冷却水温度、进气温度、排气温度的传感器，以便根据温度变化修正或补偿燃油喷射量，改变怠速转速控制目标值等，获得最佳空燃比。3.3.3陶瓷汽车尾气传感器
利用固体电解质气敏陶瓷材料，研制出用于汽车尾气监测的氧传感器，测定尾气排放中的氧浓度来检测发动机空燃比，除可节省燃油外，还能减少CO，NO 等有害气体的排放量。
3.4碳化硅陶瓷在过滤器上的应用
碳化硅陶瓷可用于柴油机微粒过滤器中，材料是碳化硅与镁铝硅酸盐，与作为汽油机催化反应器载体的材料相似。加工时妥善地选择材料的多孔度，可使滤清效率高达90%以上。
过滤器再生温度高达1300摄氏度，如果用金属过滤器，需要用耐热钢。此外，陶瓷过滤器还可以降低成本。
四碳化硅陶瓷在汽车技术上的发展前景
随着科学技术的不断发展，汽车的研发及生产阶段越来越多地采用新材料及新工艺，这也使得人们对汽车轻质化、低成本、智能化、经济性和可靠性的要求成为可能。在未来的汽车制造业中，将会有更多的特种陶瓷、智能陶瓷制品被引入与采用到汽车上，而且一定会在汽车生产中得到广泛的应用。近年来随着陶瓷
制造技术的不断改进其性能不断提高应用范围也越来越广。目前碳化硅陶瓷，可以预计在不久的将来一个以高温机械部件为最终目标的陶瓷市场需求量一定会越来越大并对工业化社会做出贡献。
目前现代汽车工业的发展，碳化硅陶瓷新的应用领域还在不断地开发。但就目前碳化硅陶瓷市场的应用技术来看依然不够。所以如何选择成熟的车用碳化硅陶瓷产品并将这一品成功切人到它的应用领域仍然是企业和研发机构需要解决的首要问题。此外，在节能减排发展低碳产业上也是对陶瓷产业的一个巨大考验突破这一瓶颈，陶瓷行业将迎来了又一个新的发展高潮。
当今，新技术革命的浪潮冲击着整个人类社会。随着经济的不断发展和人们生活水平提高，国内外车用碳化硅陶瓷市场趋向新奇化短暂化和多样化。如何对车用碳化硅陶瓷进行设计，又将产生激烈的竞争。
展望未来碳化硅陶瓷的设计，计算机辅助设计无可非议是现代最令人瞩目的一项高科技，它的发展已大大超出当初只作为计算工具的目的，而渗透到人们日常生活的各个方面。计算机辅助设计不仅影响着传统的陶瓷生产各行各业及其工作方式，而且发展成陶瓷生产新的行业和学科。计算机辅助设计车用碳化硅陶瓷是必然趋势。
结束语
我国的车用碳化硅陶瓷技术应用与国外相比，仍然有很大的差距。我们是碳化硅陶瓷的生产大国而不是生产强国。我国的车用陶瓷技术发展前途无量任重而道远。
参考文献
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书籍格式：[序号] 作者. 书名[M]. 出版地: 出版社, 出版年, 起止页码.
杂志期刊：[序号] 作者1, 作者2. 文章名[J]. 刊名, 年, 卷(期): 起止页码
碳化硅的应用
碳化硅 碳化硅，又称为金钢砂或耐火砂，英文名Silicon Carbide，分子式SiC。 纯碳化硅是无色透明的晶体。工业碳化硅因所含杂质的种类和含量不同，而呈浅黄、绿、蓝乃至黑色，透明度随其纯度不同而异。碳化硅晶体结构分为六方或菱面体的α-SiC和立方体的β-SiC(称立方碳化硅)。α-SiC由于其晶体结构中碳和硅原子的堆垛序列不同而构成许多不同变体，已发现70余种。β-SiC于2100℃以上时转变为α-SiC。绿色至蓝黑色。介电常数7。硬度9Mobs。A-是半导体。迁移率(300 K), cm2 / (VS),400电子和50空穴，谱带间隙eV，303(0 K)和2.996(300 K)；有效质量0.60电子和1.00空穴，电导性，耐高温氧化性能。相对密度3.16。熔点2830℃。导热系数(500℃)22. 5 , (1000℃)23.7 W / (m2K)。热膨胀系数：线性至100℃：5.2×10-6/ ℃，不溶于水、醇；溶于熔融碱金属氢氧化物。 碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料在电阻炉内经高温冶炼而成。目前我国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅两种，均为六方晶体，比重为3.20～3.25，显微硬度为2840～3320kg/mm2。碳化硅为晶体，硬度高，切削能力较强，化学性能力稳定，导热性能好。 黑碳化硅是以石英砂，石油焦和优质硅石为主要原料,通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间,机械强度高于刚玉,性脆而锋利。绿碳化硅是以石油焦和优质硅石为主要原料,添加食盐作为添加剂，通过电阻炉高温冶炼而成。其硬度介于刚玉和金刚石之间，机械强度高于刚玉。常用的碳化硅磨料有两种不同的晶体，一种是绿碳化硅，含SiC 97%以上，主要用于磨硬质含金工具。另一种是黑碳化硅，有金属光泽，含SiC 95%以上，强度比绿碳化硅大，但硬度较低，主要用于磨铸铁和非金属材料。 碳化硅的用途是十分广泛的，目前主要是用作磨料和耐火材料，这两项用途占了碳化硅产量中的大部分。通常磨料用的颗粒粒级很窄，反之耐火材料不同。下面分几个方面介绍碳化处的主要用途。 一、磨料 由于碳化硅具有很高的硬度、化学稳定性和一定的韧性，所以是一种用途很广的磨料，可用以制造砂轮、油石、涂附磨具或自由研磨。它主要是用于研磨玻璃、陶瓷、石材等非金属材料、铸铁及某些非铁金属，它与这些材料之间的反应性很弱。由于它是普通废料中硬度最高的材料，所以包常用以加工硬质合金、钛合金、高速钢刀具等难磨材料及修正砂轮用。碳化硅硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能，是耐磨管道、叶轮、泵室、旋流器，矿斗内衬的理想材料，其耐磨性能是铸铁、橡胶使用寿命的5~20倍，也是航空飞行跑道的理想材料之一。 其中黑色碳化硅和绿色碳化硅的应用也有所差别。黑碳化硅制成的磨具，多用于切割和研磨抗张强度低的材队如玻璃、陶瓷、石料和耐火物氯同时也用于铸铁零件和有色金属材料的磨削。绿碳化硅制成的磨具，多用于硬质合金、钦合金、光学玻璃的磨削，同时也用于缸缸和高速钢刀具的精磨。 由于其优良的耐磨性，碳化硅在冶金选矿行业中也有应用。参见《碳化硅在选矿工艺中的应用》。 二、耐火材料和耐腐蚀材料 这一用途是由于它的高熔点(分解温度)、化学惰性和抗热震性。日前生产碳化硅耐火材料的主要方法包括压制和烧结碳化硅、压制和再结晶碳化硅、浇注和再结晶碳化硅、碳化硅
陶瓷材料的应用与前景
陶瓷材料的应用与前景 作者：李倩 单位：辽宁工程技术大学 一、陶瓷材料发展历史及其概念的内涵 陶瓷是人类生活和生产中不可缺少的一种材料。陶瓷产品的应用范围遍及国民经济各个领域。它的发展经历了从简单列复杂、从粗糙到精细、从无油到施釉、从低温到高温的过程。随着生产力的发展和技术水平的提高．各个历史阶段赋予陶瓷的涵义和范围也随之发生变化。 原来的陶瓷就是指陶器和瓷器的通称。也就是通过成型和高温烧结所得到的成型烧结体。传统的陶瓷材料主要是指硅铝酸盐。刚开始的时候人们对硅铝酸盐的选择要求不高，纯度不大，颗粒的粒度也不均一，成型压强不高。这时得到陶瓷称为传统陶瓷。后来发展到纯度高，粒度小且均一，成型压强高，进行烧结得到的烧结体叫做精细陶瓷。 接下来的阶段，人们研究构成陶瓷的陶瓷材料的基础，使陶瓷的概念发生了很大的变化。陶瓷内部的力学性能是与构成陶瓷的材料的化学键结构有关，在形成晶体时能够形成比较强的三维网状结构的化学物质都可以作为陶瓷的材料。这重要包括比较强的离子键的离子化合物，能够形成原子晶体的单质和化合物，以及形成金属晶体的物质。他们都可以作为陶瓷材料。其次人们借鉴三维成键的特点发展了纤维增强复合材料。更进一步拓宽了陶瓷材料的范围。因此陶瓷材料发展成了可以借助三维成键的材料的通称。 陶瓷的概念就发展成为可以借助三维成键的材料，通过成型和高温烧结所得到的烧结体。（这个概念把玻璃也纳入了陶瓷的范围） 现代陶瓷材料具有高新技术内涵。与传统材料相比．主要具有以下三个特点： (1)以现代科技发展的要求为背景．是现代科技发展的产物，为高新技术产品。 (2)制造工艺复杂，需要现代科技成果的指导．因而为技术知识密集型产品。 (3)具有优异的威特殊的性能，能满足商新技术产业的要求。 二、陶瓷材料的分类 研究陶瓷的结构和性能的理论也得到了展开：陶瓷材料，内部微结构（微晶晶面作用，多孔多相分布情况）对力学性能的影响得到了发展。材料（光，电，热，磁）性能和成形关系，以及粒度分布，胶着界面的关系也得到发展，陶瓷应当成为承载一定性能物质存在形态。
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功能陶瓷材料总复习讲解学习
功能陶瓷材料总复习
功能陶瓷材料总复习 绪论 什么是功能陶瓷？常见的功能陶瓷的分类、特性与用途。 1、定义：指具有电、磁、光、声、超导、化学、生物等特性，且具有相互转化功能的一类陶瓷。 2、分类：电容器陶瓷、压电、铁电陶瓷、敏感陶瓷、磁性陶瓷、导电、超导陶瓷、生物与抗菌陶瓷、发光与红外辐射陶瓷、多孔陶瓷。 3、特性：性能稳定性高、可靠性好、资源丰富、成本低、易于多功能转化和集成化等 4用途：在自动控制、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥着重要作用。举例：电容器陶瓷、谐振器元器件基材料、压电式动态力传感器、压电式振动加速度传感器。 介电陶瓷 以感应的方式对外电场作出响应，即沿着电场方向产生电偶极矩或电偶极矩的改变，这类材料称为电介质 各种极化机制以及频率范围。 极化机制：电子极化、离子极化、偶极子极化、空间电荷极化 松弛极化 频率范围：
铁电体， 晶体在某温度范围内具有自发极化Ps,且自发极化Ps的方向能随外电场而取向，称为铁电体。材料的这种性质称为铁电性。 电畴:铁电体中自发极化方向一致的微小区域 铁电体的特性:铁电体特性包括电滞回线Hysteresis loop、电畴Domains、居里点Tc及居里点附近的临界特性。 电滞回线: 铁电体的P 滞后于外电场E而变化的轨迹（如图
居里点Tc:顺电相→铁电相的转变温度 T>Tc 顺电相 T
13级《汽车电工电子技术基础》期末试卷A及答案
《汽车电工电子技术基础》学期考试试卷A（教考分离） 2013—2014学年第二学期 班级_______ 姓名________ 一、填空题：（每一空格2分，共计38分） 1、电荷的形成电流，电流用符号表示，单位 是。 2、电路中某点的电位是指电路中某点与之间的电压；电位与参考点的 选择关，电压与参考点的选择关。 3、电气设备在的工作状态叫做额定工作状态，也叫满载。 4、如果已知电阻及电压，可用公式来计算电流。 5、正弦交流电的三要素是、和。 6、三相负载的连接方式有连接和连接两种。 7、三极管三种工作状态分别是、和。 页脚内容1
8、三极管具有和作用。 9、在决定某事件的条件中，只要任一条件具备，事件就会发生，这种因果关系叫做逻辑。 二、判断题：（每小题2分，共计26分） （）1、电路中参考点改变，各点的电位也将改变。 （）2、正弦交流电的三要素是指：有效值、频率和周期。 （）3、三相交流电的相位差是120°。 （）4、两个20μF的电容串联后为40μF。 （）5、变压器是根据电磁感应原理制成的一种静止的电气设备。 （）6、常闭型继电器不工作时触点电阻为∞。 （）7、对于晶体二极管，正向偏置导通，反向偏置截止。 （）8、半导体二极管反向击穿后还会立即烧毁。 （）9、三极管作为开关，只是处于截止状态，不处于饱和状态。 （）10、数字电路中能实现与运算的电路称为与门电路。 （）11、发现有人触电，应立即断开电源，采取正确的抢救措施抢救触电 者。 （）12、电流的频率不同，对人体的伤害程度也不同，一般认为50～60Hz的交流电对人 页脚内容2
页脚内容3 体最危险。 （ ）13、可用潮湿的手去触及开关、插座和灯座等用电装置。 三、选择题：（每小题2分，共计24分） 1、电路中任意两点电位的差值称为（ ）。 A 、电动势 B 、电压 C 、电位 2、1度电可供“220V ，40W ”的灯泡正常发光的时间是（ ）。 A 、20h B 、40h C 、45h D 、25h 3、（ ）电路中流过每个电阻的电流都相等。 A 、串联 B 、并联 C 、混联 4、（ ）电路的等效电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和。 A 、串联 B 、并联 C 、混联 5、已知两个正弦量为)90314(sin 101?+=t u A ，)30314(sin 102?+=t u A ，则（ ）。 A 、1u 比2u 超前60° B 、1u 比2u 滞后60° C 、1u 比2u 超前90° 6、将三相电源的末端U2、V2、W2连在一起，首端U1、V1、W1分别与负载相 连，这种连接方式叫做（ ）。 A 、星形连接 B 、三角形连接 C 、无法确定
汽车电子技术的发展前景
汽车电子技术的发展前景 摘要：电子技术在汽车中的运用显著提升了汽车的技术性能，为汽车的高效运转提供了技术保障，增加了汽车驾驶过程中的安全系数，为驾驶员提供更加舒适的驾驶环境。本文对汽车电子技术的发展前景进行了分析。 关键词：汽车电子技术发展前景 一、现代汽车电子技术的概念 1、所谓电子信息类技术在汽车上的应用主要是指在汽车环境下能够独立使用的车载电子装置，它和汽车本身的性能并无直接关系。是利用电子信息技术开发的车载计算机系统，具有信息处理、语言识别、通讯、导航、防盗、图像显示和娱乐等功能。 2、所谓汽车本身功能性电子控制技术主要是指由传感器、电控单元和执行器组成的，完成汽车自身需要的一定功能的自动化闭环控制系统，它与汽车本身性能密切相关。例如：电子燃油喷射系统、电子控制悬架、制动防抱死控制、防滑控制、牵引力控制、电子控制自动变速器、电子动力转向等。 二、汽车电子技术的应用现状 1、电子控制装置 汽车电子控制装置主要指的是“机电结合”的汽车电子装置。其中包括电子控制燃油喷射系统、电子点火系统、安全气囊系统、防抱死制动系统和电控自动变速器等装置。 1）电子控制燃油喷射系统 在电子控制燃油喷射系统中，可以利用空气流量计来检测进气量，也可以利用曲轴位置传感器来检测曲轴在转弯的时候需要的速度和角度，并将所测量到的结果转换为电子信号传输到电子控制燃油喷射系统中的电控单元中。电控单元就可以根据这些数据来确定和修正汽车的实际喷油量，还可以根据汽车实际需要来使用不同的模式来控制喷油量，减少燃油消耗，并提高汽车发电机的整体性能。 2）电子点火系统 电子点火系统可以根据发电机转动的速度、在运作时的负荷、水温和进气温度来决定最佳的点火时刻，这样可以减少燃油消耗，而且也可以保护环境。 3）安全气囊系统 安全气囊系统是一种被动安全装置，将电子技术加入到安全气囊的设计中
碳化硅陶瓷 论文
新型功能材料 专业化学类 班级应化1101 学生郭珊 学号20110222056 小组成员丁超凡付文静韩丹丹韩双任课教师李村成 平时成绩 论文成绩 课程成绩
课程论文要求 结合自己学习兴趣，通过小组调研，查阅相关资料，撰写一篇与新型功能材料有关的课程论文。 论文要求：1.论文题目科学规范，调研方向具体明确、题目不能过大；2.字数要在5000字左右（不计参考文献）；3.论文撰写要使用自己的语言，要有自己见解及评论，不能拷贝、翻译；4.文字简练，层次分明，逻辑性强，条理清晰，引用数据准确、真实、可靠，结论明确；5.文中涉及的图表需自己画；6.引用的参考文献需在文中用数字标出并在文后列出; 7. 量和单位必须采用中华人民共和国的国家标准GB3100~GB3102-93； 8. 字体及格式统一要求：论文标题用居中加粗宋体三号字；小标题用加粗宋体小四号字；图表说明用居中宋体五号字；正文及引用文献用宋体小四号字（英文和数字用Times New Roman）；1.25倍行距，A4纸，上、下、左、右页边距均为2.5 cm；9. 提交论文双面打印。 本课程成绩评定说明： 该课程总成绩由平时成绩与课程论文成绩两部分组成，其中平时考勤、课堂表现、课堂报告等成绩占总成绩50%；课程论文成绩占总成绩的50 %。 平时成绩与课程论文成绩均按满分100分评定。
新型陶瓷-碳化硅陶瓷制备技术及应用 摘要：阐述了碳化硅陶瓷的制备技术及应用，介绍了SiC粉末的合成方法（如Acheson法、化合法、热分解法、气相反相法）、SiC的烧结方法（如无压烧结、热压烧结、热等静压烧结、反应烧结）、反应烧结碳化硅的成型工艺（如模压成型、等静压成型、注浆成型）以及碳化硅陶瓷在各个方面的广泛应用，并展望了碳化硅陶瓷的发展应用前景。 关键词：新型陶瓷；碳化硅陶瓷；SiC粉末合成；SiC烧结；成型工艺 一、引言 传统陶瓷是用天然或人工合成的粉状化合物，经过成型和高温烧结制成的，由无机化合物构成的多相固体材料。新型陶瓷以精致的高纯天然无机物或人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制的加工工艺烧结，具有优异的性能。在各个方面，新型陶瓷和传统陶瓷有诸多的不同之处。 在原料使用上方面，新型陶瓷突破传统陶瓷以黏土为主，使用精选或提纯的氧化物、硅化物、氮化物、硼化物等原料。成分方面，传统陶瓷的组成与黏土的成分相关，不同产地料对产品组成与结构影响很大；新型陶瓷原料是提纯化合物，性质由原料的纯度和制备工艺决定，与产地原料无关。在制备工艺方面，传统陶瓷以窑炉为主；新型陶瓷用真空烧结、气氛烧结、热压、热静压等手段实现。在性能与用途方面，传统陶瓷体现日常应用；新型陶瓷具有高强度、高硬度、耐磨、耐蚀、感应性等特殊性能、使用在特殊场合,在高温,机械电子计算机航天医学工程广泛应用。 依据材料功能，新型陶瓷分类如表一： 表一新型陶瓷分类
新型陶瓷材料的应用与发展
新型陶瓷材料的应用与 发展 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
新型陶瓷材料的应用与发展摘要：本文首先简单介绍了传统陶瓷材料向现代新型陶瓷材料转变的过程，新型陶瓷材料克服了传统陶瓷本身内部的缺陷，故使其性能大大提高，扩大了应用领域。然后论述了新型陶瓷材料分为结构陶瓷和功能陶瓷，以及它们耐高温、生物相容性能、电磁性、质量轻等特性及各自的应用领域，重点讨论了新型陶瓷材料在航空航天、军事、生物工程、电子工业等的应用，最后简单说明了新型陶瓷材料的近况和发展趋势。 关键字：新型陶瓷材料应用发展 引言：在当今科技高度发展的工业社会,每一项工业化的成就都与材料科学、材料的制造及实际使用有着密不可分的关联,它使得某些新的科学设想、构思及生产过程得以实现。离开了材料科学与材料工业,世界上的许多科学创造和发明都是难以实现或达到的。陶瓷材料是继金属材料,非金属高分子材料之后人们所关注的无机非金属材料中最重要的一种，因为它同时兼有金属和高分子材料两者的共同优点,此外在不断的改性过程中,已使它的易碎裂的性能有了很大的改善。因此,它的应用领域和各类产品都有一个十分明显的提高。 1.传统陶瓷材料到新型陶瓷材料的演变 陶瓷一词(Ceramics) 来源于古希腊Keramos 一词,意为地球之神。传统的陶瓷材料含意很广泛,它主要指铝、硅的氮化物,碳化物,玻璃及硅酸盐类。虽然传统陶瓷具有一定的耐化学腐蚀特性和较高的电阻率、熔点高,可耐高温,硬度高,耐磨损,化学稳定性高,不腐蚀等优点。但它也存在着塑料变形能力差,易发生脆性破坏和不易加工成型等缺点,这些原因大大地限制了在工业的应用范围，特别是在机械工业上的应用。而在电器上的应用也主要局限在高压电瓷瓶及其绝缘体部件等少数几个方面。 为此人们开展对传统的陶瓷材料进行改性研究和有关材料的人工合成开发,现代合成技术已经能够通过物理蒸发溅射(Vapor processing) 溶液法(Aqueous precipitation) 溶胶—凝胶技术(Solgel-technology) 及其它先进技术改造传统陶瓷或人工合成极少缺陷的陶瓷材料,其中较为重要的有Si3N4 ,A12O3 等。合成的陶瓷材料与传统陶瓷材料相比，它的性能大大提高,与其它材料相比,在同样强度下这些材料具有良好的化学、热、机械及摩擦学(tribology)特性。它质轻,可以耐高温,硬度高,抗压强度有时超过金属及合金,具有较强的抗磨性和化学隋性、电及热的绝缘性都相当好,特别是由于采用纯净材料,消除了缺陷( eliminate-defects) , 它的易脆性( brittleness) 得到了极大的改善,因此其应用,特在现代机械业的应用日益广泛。目前巳有大量的新型陶瓷材料被用于工业高温抗磨器件、机械基础元器件,除此之外,电子及电信行业,生物医疗器件乃至于陶瓷记忆材料,超导陶瓷等应用都与新型陶瓷材料的研制与开发有关。 2.新型陶瓷材料特性与分类 新型陶瓷材料按照人们目前的习惯可分为两大类，即结构陶瓷（Structural ceramics）（或工程陶 瓷）和功能陶瓷（ Functional ceramics），将具有机械功能、热功能和部分化学功能的陶瓷列为结构陶瓷， 而将具有电、光、磁、化学和生物体特性，且具有相互转换功能的陶瓷列为功能陶瓷。随着科学技术的发展， 各种超为基数和符合技术的运用，材料性能和功能相互交叉渗透，确切分类已经逐渐模糊和淡化。根据现代科 学技术发展的需要，通过对材料结构性能的设计，新型陶瓷材料的各种特性得到了充分的体现。 3.新型陶瓷的应用与发展 新型陶瓷是新型无机非金属材料, 也称先进陶瓷、高性能陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷, 为什么能得到高 速发展, 归纳起来有四方面原因：①具有优良的物理力学性能、高强、高硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、抗热震 而且在热、光、声、电、磁、化学、生物等方面具有卓越的功能, 某些性能远远超过现代优质合金和高分子材料, 因而登上新材料革命的主角地位, 满足现代科学技术和经济建设的需要。②其原料取于矿土或经合成而得, 蕴藏量十分丰富。③产品附加值相当高, 而且未来市场仍将持续扩展。④应用十分广泛, 几乎可以渗透到各 行各业。 应用领域 功能陶瓷主要在绝缘、电磁、介电以经济光学等方面得到广泛应用；结构陶瓷除了耐低膨胀、耐磨、耐腐 蚀外，还有重量轻、高弹性、低膨胀、电绝缘性等特性。因而在很多领域得到应用应该是以陶瓷燃气轮机为代 表的耐高温陶瓷部件陶瓷广泛用于道具及模具等耐磨零件，这方面的应用主要是利用陶瓷的高硬度、低磨耗 性、低摩擦系数等特性。另一方面，陶瓷材料具有其他材料所没有的高刚性、重量轻、耐蚀性等特性，从而被 有效地应用在精密测量仪器和精密机床等上面。另外，因为陶瓷材料具有很好的化学稳定性和耐腐蚀性，在生 物工程以及医疗等方面也得到广泛的应用。下面将分几方面来介绍新型陶瓷材料的应用领域。 1)航空航天材料:陶瓷基复合材料（Ceramic Matrix Composites） 当前耐高温材料已经成为航天先进材料中的由此岸优先发展方向，材料在高温下的应用对航天技术特别 是固体火箭等领域具有极其重要的推动作用。随着航空技术的发展气体涡轮机燃烧室中燃气的温度要求越来越高，并更紧密地依赖于高温材料的研究开发，而先进陶瓷及其陶瓷基复合材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀质 量轻等优异性能，是最具有希望代替金属材料用于热端部件的候选材料[4]。为此世界各国开展对陶瓷发动机的 研究工作。美、欧、日等越来越多的人体涡轮机设计者们开始用陶瓷基复合材料来制作旋转件和固定件。当前 对高温结构陶瓷的研究主要集中于Sic、Si3N4、Al2O3和ZrO2等，尤其以Si3N4高温结构陶瓷最引人注目。这类 陶瓷的综合性能较突出，它们有良好的高温强度，已经在航空涡轮发动机等方面得到了应用，非常适用于制作
未来20年汽车电子技术发展趋势
收稿日期：2009-08-02 作者简介：高成（1937-），男，陕西人，教授级高工，主要从事汽车电子发展方向的评估和规划． 未来20年汽车电子技术发展趋势 高 成1，邱 浩2 （1. 深圳市航盛电子股份有限公司，广东 深圳； 2. 深圳职业技术学院 汽车与交通学院，广东 深圳 518055） 摘 要：安全性、节能、减排和舒适娱乐性是汽车电子未来发展的主要方向，全球各大汽车电子研发团队争相加大对这4个方面的研发力度．本文介绍了全球最具影响力的来自欧洲、美洲和亚洲的6个专业汽车电子研发公司的最新研究进展，主要集中在汽车安全、动力性、环保、车载通讯、信息娱乐、半导体技术和微控制器的开发上．分析结果表明，未来20年内汽车电子工业发展的重点将转移到第三世界国家，汽车性能的提高更多地依赖于电子技术的提升，电动汽车将不可阻挡地占据重要地位． 关键词：汽车电子；安全；环保；半导体 中图分类号：TK9；TN3 文献标识码：A 文章编号：1672-0318（2010）01-0033-07 在过去10年里，汽车工业发生了2个显著变化，一是增长的基点正在从经欧美市场向以亚洲国家为主的发展中地区市场转移[1]．数据显示，2007-2012年亚洲和欧洲将会主导全球汽车产量的89%；二是在市场成熟的欧美国家，汽车的性能的提高更多地依赖于电子技术．有研究表明，1989年至2010年，电子设备在整车制造成本所占比例，由16%增至40%以上．目前每部新车的IC 成本约在310美元左右，估计到2015年将增长到400美元左右．无论是市场重心向发展中国家转移，还是技术重心向电子技术倾斜，都将势必影响到汽车电子发展的方向[2]．而且，其技术本身也将面临着来自性能、安全以及环保法规多方面的苛刻要求．今后10年，电子技术在汽车工业中扮演着多大的作用，它又应该如何承担起汽车电子化的重任？本文就全球一些专业的汽车主体厂商和零配件厂商进行专业分析，展望未来20年汽车电子方向的发展趋势． 1 德尔福：绿色、安全和通讯是 汽车电子的未来 德尔福通过对推动全世界新技术、产品和市 场发展的全球趋势全面的调查和研究，发现汽车电子行业的未来就是绿色性环保性、安全性和连通通讯． （1）环保型．全球汽车行业最主要的发展趋势就是倾向于发展高效燃料、低碳排放量的发动机[3]．目前有许多选择方案，其一就是先进的柴油发动机和电子控制系统，在公路驾驶时，其燃料经济性比汽油发动机提高30%~40%；其二就是电动动力系统或混合动力汽车（HEV ）．混合动力汽车技术应用有许多结构，但都涉及一个小型电池组、一个电子控制器及一个可以使汽车发动机在停车时自动关闭并在发动机自动重起前对汽车进行再次电动加速的电动机．混合动力汽车系统可以提高汽车的燃油经济性达30%~40%，并降低碳排放达60%．纯电动汽车的研发工作仍在继续，而且范围已拓展至电动汽车或插入式混合动力汽车．这些汽车采用更大的电池组，可以在纯电动驱动的情况下，行驶更长的距离．最后，供应商和汽车制造商正在开发气缸压力传感和均质充量压燃燃烧（HCCI ）等系统，以在经济性和汽油发动机排放方面取得更大的进展．所有这些动力系统的创新技术都将在未来的5~15年里为全世界的汽车增加大量电子内容． （2）安全性．汽车电子发展的第二大趋势是安 2010年第1期 Journal of Shenzhen Polytechnic No.1, 2010 深圳职业技术学院学报
碳化硅陶瓷
太原工业学院 2015/2016学年第一学期 《特种陶瓷》课程论文 题目：碳化硅陶瓷的工艺与发展方向 班级： 122073219 姓名：刘鑫泽 学号： 19
1 前言 随着科技的发展，人们迫切需要开发各种新型高性能结构材料。碳化硅陶瓷由于具有多种良好的的性能，已经在许多领域大显身手，并且已经收到人们的高度重视。 2 晶体结构 SiC是共价键很强的化合物，SiC中 Si-C键的离子性仅12%左右。 SiC具有α和β两种晶型。β- SiC的晶体结构为闪锌矿晶体结构立方晶系，Si和 C 分别组成面心立方晶格；α-SiC纤锌矿型结构，六方晶系。存在着4H、15R和6H等100余种多型体，其中， 6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。在温度低于1600℃时，SiC以β-SiC形式存在。当高于1600℃时，β- SiC缓慢转変成α-SiC的各种多型体。4H- SiC在2000℃左右容易生成；15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成；对于6H- SiC，即使温度.超过2200℃，也是非常稳定的。SiC中各种多型体之间的自由能相差很小，因此，微量杂质的固溶也会引起多型体之间的热稳定关系变化。[1] 3 性能与应用 3.1 性能 (1)SiC陶瓷化学稳定性好、抗氧化性强。 (2)硬度高，耐磨性能好。 (3)SiC具有宽的能带间隙。 (4)优良的导电性。 (5)热稳定性好，高温强度大。 (6)热膨胀系数小、热导率大以及抗热振和耐化学腐蚀等。[4] 3.2 应用 碳化硅的最大特点是高温强度高，有很好的耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变性能，其热传导能力很强，仅次子氧化铍陶瓷。碳化硅陶瓷用于制造火箭喷嘴、浇注金属的喉管、热电偶套管、炉管、燃气轮机叶片及轴承、泵的密封圈、拉丝成型模
《汽车电工电子技术基础》复习题
《汽车电工电子技术基础》复习题 一、填空题（每空1分，共20分） 1、电压的实际方向规定为由电位点指向电位点。 2、单个汽车大灯一般为“12V，60W”，则灯丝热态阻值为Ω，两个大灯正常工作时的总电流为A。夜间行车1小时，两个大灯所消耗的电能是度。 3、正弦交流电的三要素是指、及三个量。 4、在我国，三相电源作星形联结时，线电压为V，相电压为V。 5、已知某单相变压器匝数比K=20，原边电压为220V，则副边电压为V。 6、P型半导体中多数载流子是，N型半导体中多数载流子是。 7、直流电动机主要由和两大部分组成。 8、车用整流电路一般采用整流电路，至少需要使用个二极管。 9、构成数字电路的三种基本逻辑门是、、。 二、单项选择题（每题2分，共20分） 1、如图所示，已知R=5Ω，E=6V，I=1A，则U ab A、1V B、11V C、-11V D、-1V 2 A、瞬时值 B、最大值 C、平均值 D、有效值 3、表示物质导磁性能的物理量是（）。 A、磁感应强度(B) B、磁通量(Φ) C、磁导率(μ) D、磁场 强度（H） 4、在进行二极管测量时，其正、反向电阻均为零，则表明此管（）。 A、正常 B、内部短路 C、内部断路 D、无法确定 其好坏 5、汽车起动机常采用的直流电动机的励磁方式一般是（），其主要特点 是起动转矩大。 A、他励 B、并励 C、串励 D、复励
6、万用表不能直接用来测量（ ）。 A 、电压 B 、电流 C 、电阻 D 、电功率 7、正弦电压u=U m sin(ωt+?)的波形如图所示，则初相?=（ ） A 、-30o B 、0o C 、30o D 、150o 8、三极管处于放大状态的条件是（ ）。 A 、发射结反偏，集电结反偏 B 、发射结正偏，集电结反偏 C 、发射结正偏，集电结正偏 D 、发射结反偏，集电结正偏 9、变压器的基本工作原理是（ ）。 A 、电磁感应 B 、电流的磁效应 C 、霍尔效应 D 、电流的热效应 10、三极管工作在开关状态是指工作在（ ）状态。 A 、截止与饱和 B 、放大与截止 C 、放大与饱和 D 、不能确定 三、判断题（每题2分，共16分） 1、汽车电动车窗、电动后视镜、电动座椅等的调节都需要改变运转方向，一般 都是通过改变永磁式直流电动机的电枢电流方向来实现的。（ ） 2、任一瞬时，通过电路中任一节点的各支路电流的代数和恒等于零。（ ） 3、一个大电阻和一个小电阻并联，其总电阻值在大电阻和小电阻值之间。 （ ） 4、三相电源的相电压即为相线与相线之间的电压。（ ） 5、继电器的主要特性是小电流控制大电流。（ ） 6、二极管只要承受正向电压就会导通。（ ） 7、三极管可以用两个二极管反向串联代替。( ) 8、电容对交流电的阻碍作用与电源频率成反比。（ ） 四、计算（10分） 已知电压1141sin(3144)u t V π=+，求：
浅议现代汽车电子技术的应用现状及发展趋势
浅议现代汽车电子技术的应用现状及发展趋势 随着科技的发展，现代电子技术在汽车上的应用也越来越广泛，增加了汽车功能，使得汽车更加人性化、智能化。汽车作为一种交通工具，它属于高技术产品，对于这种行业来说，电子化程度的高低是衡量汽车先进水平的一个重要标志，为此，加大现代汽车电子技术的研究与应用有着重大意义。 标签：现代汽车；电子技术；应用现状；发展趋势 一、现代汽车电子技术应用现状 现阶段，汽车电子技术发展快速，技术水平成熟。汽车产业的迅速发展，先进技术在汽车产业的应用更加常态化。卫星定位系统已经应用到电子信息技术中，特别是在一些高品牌汽车，人们享受着汽车电子服务带来的便捷并逐渐融入到人们生活中。人们在开车时可以观看视频、听CD播放、卫星定位、发送邮件等，为人们提供了便利生活。 1.1电子产品市场发展空间较大 汽车安全装置中，ABS系统与ASR系统是其重要结构。汽车在行驶时，ABS 系统能够避免汽车制动过程中车轮被抱死，该系统的应用有效解决了车轮运营被抱死，故障发生。ABS系统设计过程中通过路面和轮胎之间的摩擦力，提升了车辆制动可操作性与方向控制，防止出现追尾、侧滑问题，拉近了制动距离。经过汽车制动系统与控制发动机转矩途操控驱动力，成为ASR系统的结构原理。汽车发动过程中，缩减由于加速引发汽车驱动力，避免路面和轮胎驱动力摩擦发生车轮空转打滑状态，确保汽车的方向可操作性使汽车运营处于最佳驱动力状态。 1.2电子导航成为汽车电子技术发展标志 电子导航是电子地图与GPS接收机重要结构，利用导航系统定位发挥GPS 接收卫生信号功能。经过计算汽车经纬度位置和计算机电子地图辨别对应后，自主匹配；计算机系统内显示汽车运营方向与运行轨道，便于人们掌握汽车驾驶状态。另一方面，电子导航系统还具有交通监理监控与车辆定位、导航服务。 1.3防盗系统应用前景广阔 现如今，汽车盗窃已经屡见不鲜，而防盗已经成为人们普遍关注的问题。由此，汽车防盗技术成为汽车电子技术发展的重要标准；防盗系统的使用有助于提升汽车安全性，将防盗系统安装与电动车、货车上能够提升车辆安全性，避免被盗。由于其具有一定防盗性能推动了防盗产品的发展，电子防盗产品包含机械式电子防盗产品、电子式、GPS式防盗系统，在今后发展中将逐年增长，在汽车防盗市场发挥了重要作用。
碳化硅陶瓷工艺流程
碳化硅（SiC）陶瓷，具有抗氧化性强，耐磨性能好，硬度高，热稳定性好，高温强度大，热膨胀系数小，热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性。因此，已经在石油、化工、机械、航天、核能等领域大显身手，日益受到人们的重视。例如，SiC陶瓷可用作各类轴承、滚珠、喷嘴、密封件、切削工具、燃汽涡轮机叶片、涡轮增压器转子、反射屏和火箭燃烧室内衬等等。 SiC陶瓷的优异性能与其独特结构密切相关。SiC是共价键很强的化合物，SiC中Si-C键的离子性仅12％左右。因此，SiC强度高、弹性模量大，具有优良的耐磨损性能。纯SiC 不会被HCl、HNO3、H2SO4和HF等酸溶液以及NaOH等碱溶液侵蚀。在空气中加热时易发生氧化，但氧化时表面形成的SiO2会抑制氧的进一步扩散，故氧化速率并不高。在电性能方面，SiC具有半导体性，少量杂质的引入会表现出良好的导电性。此外，SiC还有优良的导热性。 SiC具有α和β两种晶型。β－SiC的晶体结构为立方晶系，Si和C分别组成面心立方晶格；α－SiC存在着4H、15R和6H等100余种多型体，其中，6H多型体为工业应用上最为普遍的一种。在SiC的多种型体之间存在着一定的热稳定性关系。在温度低于1600℃时，SiC以β－SiC形式存在。当高于1600℃时，β－SiC缓慢转变成α－SiC的各种多型体。4H－SiC在2000℃左右容易生成；15R和6H多型体均需在2100℃以上的高温才易生成；对于6H－SiC，即使温度超过2200℃，也是非常稳定的。SiC中各种多型体之间的自由能相差很小，因此，微量杂质的固溶也会引起多型体之间的热稳定关系变化。 现就SiC陶瓷的生产工艺简述如下： 一、SiC粉末的合成： SiC在地球上几乎不存在，仅在陨石中有所发现，因此，工业上应用的SiC粉末都为人工合成。目前，合成SiC粉末的主要方法有： 1、Acheson法： 这是工业上采用最多的合成方法，即用电将石英砂和焦炭的混合物加热至2500℃左右高温反应制得。因石英砂和焦炭中通常含有Al和Fe等杂质，在制成的SiC中都固溶有少量杂质。其中，杂质少的呈绿色，杂质多的呈黑色。 2、化合法： 在一定的温度下，使高纯的硅与碳黑直接发生反应。由此可合成高纯度的β－SiC粉末。 3、热分解法： 使聚碳硅烷或三氯甲基硅等有机硅聚合物在1200～1500℃的温度范围内发生分解反应，由此制得亚微米级的β－SiC粉末。