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2023
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新能源汽車產業鏈中,那些先進結構陶瓷的身影
中國粉體網訊 結構陶瓷材料，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、核電與新能源等領域廣泛應用。
結構陶瓷主要有：切削工具、模具、耐磨零件、泵和閥部件、發動機部件、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結構陶瓷的研發與產業化，特別在日本、美國、德國等國家，制定了一系列先進陶瓷材料的研發計劃。下面，我們來盤點一下出現在新能源汽車產業鏈中的先進結構陶瓷。
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、復合氮化硅-氧化鋁系陶瓷。
陶瓷切削刀具應用于汽車零件和高溫合金的高速切削，近十年得到很大發展。像日本京瓷公司(Kyocera)、日本NGK公司、美國肯納、瑞典Sandvik、德國 CeramTec公司都有先進的陶瓷刀具生產線，生產Al2O3 基、Si3N4基，以及晶須增韌Al2O3陶瓷刀具。目前發達國家陶瓷刀具的構成比例約為5%~10%左右，由于它能大幅度提高加工效率，已經為機械加工過程帶來巨大的經濟效益。
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點是：具有極佳的抗電性。
Si3N4作為天然的電絕緣體，在高頻交流電環境下，陶瓷滾動體在軸承的內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，滾動體的直徑較大。另外，Si3N4陶瓷的相對介電常數低，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境的干擾而出現變形的現象。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
電子控制系統是電動汽車的關鍵部件，其主要組成部分包括系統集成與軟件、芯片與特殊器件、IGBT模塊、車用單片機、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的“中樞神經系統”，是驅動系統的核心，占控制器總成本的 40%～50%。
IGBT模塊封裝中所產生的熱量主要是經陶瓷覆銅板傳到散熱板最終傳導出去，陶瓷覆銅基板是影響模塊長期使用的關鍵部分之一。
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