发动机为什么不做成陶瓷的?

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10个答案
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橡树村科学松鼠会成员,化学博士

2016-01-05 03:53

现在有的飞机发动机内部会使用氧化锆涂层,这算是陶瓷目前在发动机里面的应用吧。福特在1980年代曾经有过一个陶瓷发动机的项目,也选用的氧化锆陶瓷,但是最终没有商业化。伯克利有一个使用碳化硅陶瓷的winkel发动机的试验项目,此外还有其他试图使用陶瓷制作发动机的项目。但是到现在为止主体使用陶瓷的发动机目前还没有商业成功的例子。

使用陶瓷作为发动机材料是有好处的,最大的好处就是陶瓷耐高温,导热差,这样可以大幅度提高燃烧温度同时减少热损失,从而提高效率。而且因为绝热好,几乎可以实现绝热燃烧,所以有不需要冷却的陶瓷发动机的概念,省掉了冷却系统也会降低发动机的复杂性,也是优势。所以不是完全是缺点的,否则也不会有人动这个心思去研究了。

但是目前能够找到的陶瓷的机械性能都还不合格。目前最有前途的氧化锆陶瓷材料,因为断裂韧性很好被称为“陶瓷钢”,但是抗蠕变性creep resistance以及耐热冲击性thermal shock resistance都很低,仍然达不到发动机的要求。除此之外,陶瓷加工难度也很高,密封和高温润滑也是问题。

所以要使用陶瓷作为发动机材料,材料方面仍然还需要突破,发动机的设计本身也需要有突破传统的做法。


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机械强度不能满足要求,散热问题,加工困难

除了能够承受较高温度之外,剩下全是缺点.

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达不溜G金属材料工程/应用电子

2016-01-04 01:36
支持者: Wyborowa xipo 457gfhftu

热疲劳,微裂纹

理想的发动机材料是内表面是陶瓷然后由全陶瓷渐变过渡到全金属的复合材料,最好是让陶瓷表面受压应力,或者至少要热胀系数相等

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膨胀系数,热疲劳,微震荡,素材展性,加工强度等等,陶瓷要是做发动机根本全是缺点啊~~

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猥琐的土匪某小单位的总(Za)务科负责人

2016-01-06 20:01
支持者: 八月二十二

估计以下两个原因

1.性能达标的价格太贵

2.价格合适的性能太差

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tonnyisabigguy动物遗传在读博士(嗯,延期那种),生物学爱好者,...

2016-01-04 10:22

主要是散热和成本吧

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陶瓷太脆了,耐久和质地都不行,这肯定是早期制造发动机的科学家考虑过的问题。

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我大学毕业设计就是这种材料,碳化硅基体添加氧化锆,这种陶瓷跟金属差不多了导电性很好,但是这材料实在是太脆了,基本手持着站立状态下掉到地上都有可能断开。确实硬而且耐磨,用线切割机割了好长时间才切好。另外成本太高了,氧化锆不便宜

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易碎,不适合发动机那种工作环境。耐高温效果倒是很好。

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发动机温度太高了,没有哪一种润滑油能承受那么高的温度。

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