Как известно, автомобили эксплуатируются в крайне тяжёлых условиях и средах, поэтому различные компоненты этого гиганта должны обладать высокой функциональностью. В настоящее время использование керамических конструкционных деталей из циркониевой керамики в автомобильных узлах весьма распространено.

1. Датчик из керамического конструкционного материала на основе оксида циркония

Циркониевая керамика Кислородные датчики обладают высокими механическими свойствами и надёжностью. Являясь элементом системы очистки выхлопных газов, они позволяют определять концентрацию кислорода в автомобильных отработавших газах, после чего полученные данные передаются в системы подачи воздуха и топлива двигателя для обеспечения полного сгорания топлива. Поскольку все фазы данного керамического материала представляют собой полностью кубически стабильный оксид циркония, тетрагональный оксид циркония и частично стабильные смешанные моноклинные кристаллы, его механические характеристики в процессе эксплуатации исключительно высоки, а также он способен снижать тепловые потери, возникающие вследствие трения.

2. Керамические нагреватели клапанов из циркония

Для обеспечения полного сгорания при запуске двигателя на впускной стороне устанавливается нагревательное устройство — клапанный нагреватель, который подогревает впускной воздух, обеспечивая полное испарение топлива и его равномерное смешивание. Для контроля температуры и повышения надёжности оборудования во время нагрева при впуске используется керамический ПТК (термистор) на основе титаната бария в качестве клапанного нагревателя. Благодаря использованию керамического клапанного нагревателя двигатель после запуска находится в состоянии полного сгорания, что позволяет добиться повышения термической эффективности, экономии энергии и очистки выхлопных газов. Клапанный нагреватель изготовлен из специального керамического материала.

3. Керамические двигатели из циркония

С внедрением специальных керамических материалов в автомобилестроении существующие поршневые двигатели, уже пользующиеся популярностью и широко применяемые, будут оснащаться дополнительными камерами сгорания, головками цилиндров, гильзами цилиндров и роторами турбокомпрессоров. Все эти компоненты предполагают использование специальных керамических материалов, таких как нитрид кремния, карбид кремния и частично стабилизированный оксид циркония. Требования к механической прочности здесь следующие: предел изгиба свыше 50 кг/мм² и коэффициент теплового расширения 3,5 × 10⁻⁶ °C⁻¹.

В основном указанные выше материалы способны удовлетворить эти требования; особенно это касается частично стабилизированной циркониевой керамики, которая обладает не только механической прочностью до 100 кг/мм², но и теплопроводностью всего 0,04 Вт/(см·°C), что значительно ниже, чем у других материалов.

Что касается газотурбинных двигателей, то для достижения той же себестоимости топлива, что и у дизельных двигателей, температура на входе в турбину должна достигать целых 1350 °C. Лишь керамические материалы на основе карбида кремния и нитрида кремния способны выдерживать такие высокие температуры. В настоящее время специалисты возлагают на них большие надежды и считают указанные керамические материалы идеальным выбором для роторов и статоров турбин. В будущем керамические двигатели, скорее всего, будут изготавливаться путём сочетания нитрида кремния с керамикой на основе карбида кремния либо с частично стабилизированной циркониевой керамикой.

4. Керамический сенсорный элемент из циркония

В высококлассных автомобильных амортизаторах используются положительный пьезоэлектрический эффект, обратный пьезоэлектрический эффект и электрострикционный эффект чувствительных керамических материалов для создания интеллектуальных амортизаторов. Такие интеллектуальные амортизаторы способны распознавать состояние дорожного покрытия и автоматически регулировать свои параметры. Они позволяют минимизировать вибрации автомобиля на неровных дорогах и повышать комфорт пассажиров.

Интеллектуальный керамический очиститель: этот очиститель изготовлен из керамики на основе титаната бария, обладающей чувствительностью к давлению. Он может автоматически определять осадки и регулировать скорость работы стеклоочистителей автомобиля до оптимального значения. Другие керамические сенсорные элементы, например, выполненные из термочувствительных, давленичувствительных, влагочувствительных и магниточувствительных керамических материалов, также способны отображать соответствующую информацию и автоматически управлять настройками температуры, влажности, конденсата и антифриза.

Кроме того, многие устройства, детали и небольшие приборы, используемые в автомобилях, также изготавливаются из специальных керамических материалов, таких как электронные зуммеры, ультразвуковые преобразователи, теплоабсорбирующее стекло, фотоэлементы, масляные уплотнительные кольца и масляно‑водяные уплотнения. Эти автомобильные изделия, выполненные из новых и особых керамических материалов, обычно обладают превосходными физическими и химическими свойствами, такими как ударопрочность, износостойкость, коррозионная стойкость, устойчивость к высоким температурам, лёгкость и удобство в обработке и производстве.