碳陶复合材料在汽车工业中主要有以下应用:制动系统。①刹车盘:碳陶刹车盘是碳陶复合材料在汽车领域主要的应用之一。相较于传统的铸铁刹车盘,碳陶刹车盘具有轻量化、耐高温、制动性能好、使用寿命长等优点。例如,北摩高科的汽车碳陶盘,一对 380mm 的碳陶刹车盘重量为 12kg,而一对 380mm 灰铸铁制动盘为 32kg,使用碳陶盘后,悬挂以下减少的 20kg 重量,相当于悬挂系统以上减少 100kg 重量效果,不仅提升了车辆的操控性能,还能在一定程度上降低能耗,提高续航里程。同时,碳陶刹车盘能够承受至少 1650°C 的高温,在高温环境中依然能保持优异的制动稳定性,可有效防止制动能力因高热而衰减的情况发生,刹车距离相比传统刹车盘能够缩短 30%。②刹车片:碳陶复合材料制成的刹车片也具有良好的性能。其摩擦系数稳定,制动过程柔和,能够提供可靠的制动效果,并且在使用过程中不会划伤制动盘,还能产生碳膜,使制动盘表面更加平整,增大摩擦面,从而进一步提高制动性能。能源领域里,碳陶复合材料是制造高温燃烧器和燃料电池组件的理想材料。北京船舶材料碳陶复合材料盐雾
能源领域有广泛的应用,以下是一些主要方面:新能源汽车制动系统。碳陶刹车盘是碳陶复合材料在新能源汽车领域的典型应用。相较于传统的灰铸铁刹车盘,碳陶刹车盘具有重量轻、耐高温、耐磨损等优势。这不仅有助于减轻车辆整体重量,提高能源利用效率,还能提升制动性能和安全性,有效应对新能源汽车高能量密度电池带来的制动挑战。例如,金博碳素的碳陶刹车盘已初步在新能源车型中装车应用,并且该公司是国内较早可批量供应碳陶刹车盘的企业,打破了国内高阶汽车长期依赖进口碳陶刹车盘的局面。江苏耐高温碳陶复合材料聚硅氮烷飞机在降落时,碳陶复合材料的刹车系统能够承受巨大的摩擦力和热量,确保飞行安全。
碳陶复合材料在汽车制动系统中的应用具有以下优势:制动性能鲜明。①摩擦损耗小:制动时碳陶刹车盘与刹车片之间的摩擦损耗小,能够减少材料的磨损,延长刹车盘和刹车片的使用寿命,降低更换频率和维护成本。②物理性能优异:机械强度高:能承受很大的剪切力和压力,在较高的强度制动过程中不易变形或损坏,保证了制动系统的可靠性。③散热快:具有良好的散热性能,能够快速将制动过程中产生的热量散发出去,防止刹车系统因过热而性能下降,保持制动系统的稳定性能。④轻量化优势明显:碳陶刹车盘比传统的铸铁刹车盘重量轻很多,一对 380mm 尺寸的碳陶盘同比灰铸铁制动盘的重量轻约 20kg。悬挂系统以下每减轻 1kg,相当于悬挂系统以上减少 5kg 的效果,这有助于提升车辆的加速性能、刹车效果、驾乘舒适度和续航里程。
碳陶复合材料具有良好的抗氧化性能。在高温环境下,陶瓷基体能够在材料表面形成一层致密的氧化膜,阻止氧气进一步侵入材料内部,从而提高材料的抗氧化能力。这使得碳陶复合材料能够在高温氧化环境中长时间稳定工作,较大拓展了其应用范围。碳陶复合材料的热膨胀系数小,具有良好的热稳定性。在温度变化较大的环境中,材料的尺寸变化较小,能够保持良好的形状和性能。这一特性使得碳陶复合材料在航空航天、电子电器等对热稳定性要求较高的领域具有重要的应用价值。碳陶复合材料在重量上明显轻于铸铁材料,同时具备更高的强度。
碳陶复合材料具有较高的强度和高模量的特点。碳纤维的较高的强度和高模量赋予了材料良好的力学性能,使其能够承受较大的载荷和应力。与传统材料相比,碳陶复合材料的强度和模量可以提高数倍甚至数十倍,从而能够满足各种较高的强度要求的工程应用。碳陶复合材料的硬度非常高,具有优异的耐磨性能。陶瓷基体的高硬度使得材料表面具有很强的抗磨损能力,能够在长期的使用过程中保持良好的表面质量和尺寸精度。这一特性使得碳陶复合材料在磨损严重的环境中,如机械加工、矿山开采等领域具有广泛的应用前景。工业生产中的高温炉窑使用碳陶复合材料的内衬,可延长设备的使用寿命。北京船舶材料碳陶复合材料盐雾
随着技术的成熟和市场的扩大,碳陶复合材料的价格有望进一步下降,使其应用更加广。北京船舶材料碳陶复合材料盐雾
碳陶复合材料在汽车制动系统中的应用具有以下优势:制动性能鲜明。①耐高温性能好:在高温环境下,碳陶复合材料的摩擦系数不会降低,甚至在200℃以上高温制动时,摩擦系数还会增加,陡坡连续制动性能更好,能有效防止制动能力因高热而衰减,确保制动效果稳定可靠。②制动距离短:与传统刹车盘相比,碳陶刹车盘可使百公里制动距离大幅缩减,如相比铸铁盘的42m可以缩减到30m以内。③湿摩擦系数高:在潮湿或雨天等湿滑路面条件下,仍能保持较高的摩擦系数,提供可靠的制动性能,降低事故风险。④使用寿命长:耐腐蚀、不生锈:碳陶复合材料具有优异的耐腐蚀性能,不会像普通金属刹车盘那样容易生锈,即使在潮湿环境或涉水后也能保持良好的性能,平均使用寿命可达8万至12万公里以上。北京船舶材料碳陶复合材料盐雾