先进陶瓷原料丰富、产品附加值高,应用领域广阔。但由于陶瓷塑性和韧性差,加工困难,不宜制成大型或形状复杂的构件,因而单独使用受到一定的限制。先进陶瓷是随着现代电器、无线电、航空、原子能、冶金、机械、化学等工业以及计算机、空间技术、新能源开发等尖端科学技术的飞速发展而发展起来的。在实际应用中,常采用连接技术制成陶瓷-金属复合构件,这样既能发挥陶瓷与金属各自的性能优势,又能降低生产成本,具有很好的应用前景。
陶瓷-金属焊接已获得了广泛的应用,如用于汽车发动机增压器转子(可以降低尾气排放)、陶瓷/钢摇杆、陶瓷/金属挺柱、火花塞、高压绝缘子、电子元器件(如真空管外壳、整流器外壳)等。
研究开发高效陶瓷发动机,是世界各国高技术竞争的热点之一。使用陶瓷发动机,可以把发动机的工作温度从1000℃提高到1300℃,热效率从30%提高到50%,可使发动机的质量减轻20%,燃料节省30%~50%。英国是最早从事结构陶瓷应用开发的国家,英国政府专门拨款数千万英镑,对陶瓷燃气轮机和往复式陶瓷发动机进行研发,已经制造出了活塞式陶瓷发动机。据美国福特汽车公司的专家估计,如果全美国的汽车都采用陶瓷发动机,那么每年至少可节约5亿桶石油。
对于陶瓷发动机,美、日、法、德等国家制订了庞大的研发计划,投入了巨大的人力和资金。美国投资数十亿美元,组织几十家公司从事陶瓷发动机的研究开发,其中通用汽车公司、福特汽车公司、诺尔顿公司等大型企业,相继建立了新型陶瓷发动机专业化研发中心。(www.xing528.com)
日本把结构陶瓷看做是继微电子之后又一个可带来巨大效益的新领域,因此他们在同美国人的竞争中不惜代价,开发新产品的能力甚至超过了美国。日本213kW陶瓷发动机已经形成规模生产,并已装备了上百万辆小汽车。德国对陶瓷内燃机的研发也走在了世界前列,德国奔驰汽车公司研制的“2000年轿车”就是由陶瓷燃气轮机驱动的。
在欧洲共同体的“尤里卡计划”中,法国、德国和瑞典三个国家从20世纪80年代开始联合进行陶瓷燃气轮机的开发,已经研制出功率为147kW的陶瓷涡轮喷气发动机,其工作温度可达1600℃,比普通发动机高出600℃以上。
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