Ngành công nghiệp ô tô đang trải qua một cuộc chuyển đổi sâu sắc hướng tới điện khí hóa, giảm trọng lượng và hiệu quả cao hơn. Các bộ phận kim loại truyền thống đang đối mặt với những thách thức như mài mòn nhanh, phụ thuộc nhiều vào dầu bôi trơn và tổn thất năng lượng lớn trong điều kiện vận hành tốc độ cao, nhiệt độ cao và tải trọng cao. Gốm silicon nitride, với mật độ thấp (giảm trọng lượng 60%), độ cứng cao (gần gấp đôi thép chịu lực), khả năng tự bôi trơn và khả năng chịu nhiệt cao (hoạt động ổn định ở 1200°C), đã trở thành vật liệu chủ chốt cho hệ thống truyền động điện trong xe năng lượng mới, hệ truyền động truyền thống và quy trình gia công chính xác. Việc sử dụng các linh kiện silicon nitride có thể giảm đáng kể tổn thất ma sát và kéo dài thời gian bảo trì, giúp các nhà sản xuất xe đạt được mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn, tuổi thọ lâu hơn và tác động môi trường nhỏ hơn.
Các phần tử gia nhiệt gốm silicon nitride có thiết kế tích hợp kết hợp nền silicon nitride dẫn nhiệt cao với mạch gia nhiệt điện trở tích hợp, cho phép chuyển đổi điện sang nhiệt nhanh chóng, đồng đều và an toàn. Được thiết kế để đáp ứng yêu cầu sưởi ấm của xe điện và hybrid trong môi trường nhiệt độ thấp, các phần tử sưởi silicon nitride cung cấp mật độ công suất cao hơn và tuổi thọ lâu hơn so với các bộ gia nhiệt PTC (hệ số nhiệt độ dương) truyền thống.
Các tính năng chính:
Khả năng chống oxy hóa nhiệt độ cao: Có khả năng hoạt động ổn định lâu dài ở 1000°C mà không bị bong tróc vảy, ngăn giảm công suất sưởi.
Gia nhiệt nhanh: Nhiệt độ bề mặt có thể tăng lên trên 300°C chỉ trong 2 giây sau khi bật nguồn, giúp giảm đáng kể thời gian làm nóng trước.
Cách điện cao: Điện trở suất thể tích >10¹⁴ Ω•cm; không cần lớp cách điện bổ sung, đảm bảo tiếp xúc trực tiếp an toàn và đáng tin cậy với chất lỏng hoặc không khí.
Khả năng chịu sốc nhiệt mạnh mẽ: Chịu được các chu kỳ làm lạnh và gia nhiệt nhanh lặp đi lặp lại từ nhiệt độ phòng đến 800°C mà không bị nứt.
Dụng cụ cắt gốm silicon nitride được sử dụng để cắt khô tốc độ cao các vật liệu gang và hợp kim gốc niken, như khối động cơ ô tô, nắp xi-lanh và đĩa phanh. Với độ cứng nhiệt cao và khả năng chịu sốc nhiệt tuyệt vời, chúng duy trì hiệu suất cắt ổn định ngay cả khi không có dung dịch làm mát, từ đó ngăn ngừa ô nhiễm chất làm mát. Những dụng cụ này có tuổi thọ dài gấp 3 đến 5 lần so với dụng cụ carbide, giảm đáng kể tần suất thay dụng cụ và tiêu thụ năng lượng trong quá trình gia công.
Bóng bi gốm silicon nitride đóng vai trò là phần lõi lăn trong hệ thống truyền động điện, ổ bi moay-ơ và bộ tăng áp của các phương tiện năng lượng mới. So với bi thép, chúng có mật độ thấp hơn 60% và hệ số ma sát thấp hơn 0,001 hoặc thấp hơn, cho phép vận hành không cần bôi trơn hoặc ít bôi trơn. Điều này giảm tổn thất vòng bi động cơ xuống 48% và tối ưu hóa đáng kể mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của xe. Ngoài ra, bi gốm không gây ăn mòn điện hóa, do đó giải quyết hoàn toàn vấn đề hỏng ổ bi do ăn mòn điện hóa trong hệ thống truyền động điện.
Trên dây chuyền lắp ráp ô tô tự động, các chốt định vị silicon nitride được sử dụng để định vị chính xác trong các thiết bị và đồng hồ. Độ cứng và khả năng chống mài mòn cực cao của chúng đảm bảo độ ổn định kích thước ngay cả sau hàng trăm nghìn chu kỳ kẹp. Với hệ số giãn nở nhiệt thấp (3,2×10⁻⁶/K), chúng duy trì độ chính xác định vị trí trong quá trình hàn hoặc xử lý nhiệt, từ đó giảm tỷ lệ phế liệu và tần suất hiệu chuẩn lại.
Trong quy trình đúc áp suất thấp hợp kim nhôm, các riser nitride silicon chịu trách nhiệm vận chuyển nhôm nóng chảy từ lò giữ đến khuôn. Silicon nitride hoàn toàn không bị ướt bởi nhôm nóng chảy, ngăn ngừa tắc nghẽn do hợp chất nhôm-sắt gây ra. Nó có khả năng chống sốc nhiệt xuất sắc (không cần làm nóng trước trong suốt quá trình) và có tuổi thọ dài gấp 5 đến 8 lần so với riser gang hoặc thạch anh truyền thống, giảm đáng kể số lần tắt lò để thay thế và lượng nhôm phế liệu phát sinh.
Được thiết kế để đo nhiệt độ và bảo vệ trong lò tinh luyện nhôm ô tô và lò xử lý nhiệt. Ống bảo vệ silicon nitride chống ăn mòn do nhôm nóng chảy và sốc nhiệt, có thể hoạt động liên tục ở 800°C trong nhiều tháng mà không bị hư hại. Điều này đảm bảo các chỉ số nhiệt độ chính xác và đáng tin cậy, ngăn ngừa hư hỏng cặp nhiệt điện và ô nhiễm nhôm nóng chảy do vỡ ống bảo vệ, đồng thời nâng cao hiệu quả năng lượng và an toàn cho lò.
Trong quá trình tinh luyện hợp kim nhôm, sự quay tốc độ cao của rôto khử khí silicon nitride sẽ phân hủy khí trơ thành các bong bóng nhỏ, từ đó loại bỏ hydro và các tạp chất trong nhôm nóng chảy. Rôto nitride silicon có khả năng chống ăn mòn nhôm nóng chảy và sốc nhiệt, đồng thời không làm ô nhiễm nhôm nóng chảy. Tuổi thọ sử dụng của nó dài gấp 4 đến 6 lần so với rôto phủ graphite hoặc gốm, giúp giảm tần suất thay thế, đảm bảo hiệu suất thoát khí ổn định và cải thiện chất lượng đúc cũng như tỷ lệ sản xuất.
