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2023
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新能源汽车产业链中,那些先进结构陶瓷的身影
中国粉体网讯 结构陶瓷材料，具有金属和高分子材料所不具备的高模量、高硬度、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗侵蚀、生物相容性以及优异的电绝缘和透光透波等特性，在航空航天、信息电子、核电与新能源等领域广泛应用。
结构陶瓷主要有：切削工具、模具、耐磨零件、泵和阀部件、发动机部件、热交换器和装甲等。主要材料有氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、二氧化锆(ZrO2)、碳化硼(B4C)、二硼化钛(TiB2)、氧化铝(Al2O3)和赛隆(Sialon)等。
近年来，国际上尤为重视先进结构陶瓷的研发与产业化，特别在日本、美国、德国等国家，制定了一系列先进陶瓷材料的研发计划。下面，我们来盘点一下出现在新能源汽车产业链中的先进结构陶瓷。
陶瓷刀具
陶瓷刀具材料分为3大类：氧化铝系陶瓷、氮化硅系陶瓷、复合氮化硅-氧化铝系陶瓷。
陶瓷切削刀具应用于汽车零件和高温合金的高速切削，近十年得到很大发展。像日本京瓷公司(Kyocera)、日本NGK公司、美国肯纳、瑞典Sandvik、德国 CeramTec公司都有先进的陶瓷刀具生产线，生产Al2O3 基、Si3N4基，以及晶须增韧Al2O3陶瓷刀具。目前发达国家陶瓷刀具的构成比例约为5%~10%左右，由于它能大幅度提高加工效率，已经为机械加工过程带来巨大的经济效益。
陶瓷轴承
人们常见的陶瓷轴承的套圈及滚动体采用全陶瓷材料，有氧化锆（ZrO2），氮化硅（Si3N4），碳化硅（SiC）三种。其中，氮化硅（Si3N4）被认为是制造陶瓷轴承的最佳材料，对于电动汽车来讲，Si3N4陶瓷轴承最大的一个优点是：具有极佳的抗电性。
Si3N4作为天然的电绝缘体，在高频交流电环境下，陶瓷滚动体在轴承的内外圈之间起阻断作用。由于陶瓷轴承的电容非常低，相比起很小的滚道接触点，滚动体的直径较大。另外，Si3N4陶瓷的相对介电常数低，其电阻值很大，则此时陶瓷轴承仍是阻隔轴电流的有效工具。
其次，Si3N4陶瓷轴承不仅重量上比钢制轴承更轻，而且硬度更高，其硬度是钢制轴承的两倍，而且不容易受外界环境的干扰而出现变形的现象。从轴承寿命和轴承效率的角度而言，Si3N4陶瓷轴承是个很好的选择。
陶瓷基板
电子控制系统是电动汽车的关键部件，其主要组成部分包括系统集成与软件、芯片与特殊器件、IGBT模块、车用单片机、车用传感器、电子控制模块、连接器等如。其中，IGBT模块是整个电子控制系统的“中枢神经系统”，是驱动系统的核心，占控制器总成本的 40%～50%。
IGBT模块封装中所产生的热量主要是经陶瓷覆铜板传到散热板最终传导出去，陶瓷覆铜基板是影响模块长期使用的关键部分之一。
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