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1、氮化硅陶瓷轴承1. 应用背景高性能氮化硅基结构陶瓷利用其耐磨、耐腐蚀、抗氧化、低比重和高强度等性能作为结构材料广泛用于机 械、冶金、化工、交通、能源、环保和纺织等行业，是高性能陶瓷材料最优秀、最有应用前景的结构陶瓷 之一。氮化硅在轴承上最直接的应用是制作混合轴承。球或滚子是氮化硅材料，内外圈由金属制作的轴承称作混 合轴承，作为混合轴承的球或其它滚子，氮化硅的应用市场越来越大，下表列出氮化硅陶瓷作为轴承材料 的优点及具体应用。氮化硅在磨损时表现出与轴承钢相似的特性，即发生剥落形成麻点，而不是完全破碎， 摩擦阻力增加噪音增大，但轴承仍可运转。在贫润滑甚至干运转时，遇材质突然破坏时，也能运转，表现
2、良好的应急状态。氮化硅陶瓷作为轴承材料的优点及具体应用性能应用重量轻车床主轴轴承耐磨涡流分子泵耐腐蚀牙医用电机轴承高扬氏模量真空设备轴承绝缘食品工业用轴承无磁性航空轴承耐高温体育竞技轴承混合轴承与钢轴承相比有特殊的优点，例如作为机床主轴轴承具有以下特性:使用寿命大大增加高刚性，低振动高精度，即使有油脂润滑突然破坏时有前兆，且可维持一定运转摩擦小因而温升小在密封工况下，整个使用过程中，润滑维护费用低混合轴承这些优点主要是由于氮化硅高表面光洁度，刚性大而与滚道接触面积小及氮化硅与钢之间摩擦系 数小。混合轴承对润滑条件要求小，对于普通钢轴承有效的油脂润滑、贫润滑直至苛刻的干运转，混合轴 承都能完全胜
3、任。氮化硅陶瓷轴承其它用途举例：1）利用氮化硅材料的电绝缘性，混合轴承可用于电动汽车而不需另外的绝缘条件。2）另一个氮化硅轴承很好应用是在航天器主机燃料泵中，混合轴承可以在液氧液氢温度下工作，这时通常 的润滑条件是不可能的。3）由于对润滑条件要求不高，混合轴承可用于不能使用油脂润滑的领域，如激光扫描仪心轴轴承、食品工 业或高腐蚀环境的化工泵或仪器中，金属轴承已不能胜任。在磁力泵中，轴承是由酸性介质润滑的，氮化 硅的耐腐蚀性发挥了不可替代的作用。氮化硅陶瓷可用于除王水和氢氟酸外的腐蚀介质如磷酸、硫酸、硝 酸、盐酸及氢氧化钠水溶液中。在液晶、半导体制造业中，要在弱酸、弱碱液体或蒸汽中清洗元件，这时
4、 氮化硅陶瓷轴承就发挥者不可替代的作用。4）在镀锌工艺中，氮化硅轴承同载体一道通过锌熔体，这里如果用钢轴承寿命只有两星期，氮化硅轴承寿 命可延长5-10倍。2. 公司生产的陶瓷轴承球品种热等静压，气压烧结氮化硅，氧化铝，氧化锆及碳化硅陶瓷精球及毛坯球3.产品性能（1）公司生产的氮化硅陶瓷轴承球材料性能材料CH30材料CH25密度,克/厘米33.253.28气孔率，体积0.11三点抗弯强度（室温）900800断裂韧性,MPam1/266显微硬度（Hv10）,GPa1515杨氏模量,GPa （室温）310310热导率,W/mK （室温）2525线膨胀系数 20-1000oC,10-6K-13.23
5、.2（2）几种陶瓷材料性能及应用比较Si3N4AI2O3ZrO2SiC滚动接触疲劳最好差差差密度（g/cm3）3.253.906.003.16显微硬度（Hv10）,GPa15151118三点抗弯强度（室温）（MPa）900300800400断裂韧性,MPa-m1/26384热导率,W/m-K （室温）37105抗热震性最好一般一般较好钢Si3N4评价滚动接触疲劳好最好提高5-10倍密度（g/cm3）7.63.25轻60%显微硬度（Hv10）,GPa715硬度提高1倍以上弹性模量（GPa）190320刚性好，变形小最高使用温度（oC）3001000提高700 oC以上线膨胀系数20-1000oC
6、,10-6K-112.33低约70%以上（3）氮化硅陶瓷与钢性能比较钢Si3N4评价滚动接触疲劳好最好提高5-10倍密度（g/cm3）7.63.25轻60%显微硬度（Hv10）,GPa715硬度提高1倍以上弹性模量(GPa)190320刚性好，变形小最高使用温度(oC)3001000提高700 oC以上线膨胀系数20-1000oC,10-6K-112.33低约70%以上(4)不同尺寸球在本公司可加工到的精度:尺寸精度英寸毫米351020400.800001.00003/641.191001/161.588002.000003/322.381002.500007/642.778003.00000
7、1/83.175003.500005/323.969004.000003/164.763007/325.5560015/645.953006.000001/46.3500017/646.747007.000009/327.144005/167.9380011/328.731003/89.5250013/3210.318007/1611.1130015/3211.906001/212.7000017/3213.494009/1614.2880019/3215.081005/815.8750021/3216.6690011/1617.4620023/3218.256003/419.050013/1
8、620.6380027/3221.431007/822.2250015/1623.8130125.40001 1/828.57501 1/431.75001 5/1633.33801 3/834.92501 7/1636.51301 1/238.10001 11/1642.8630250.8000三、常见问题问答1. 为什么要用陶瓷球作轴承？答：陶瓷球具有重量轻、耐磨、耐高温及耐腐蚀等特点，用于制备高速轴承可以提高使用寿命比刚球轴承 高5-10倍，可用于高温环境及酸碱腐蚀环境。2. 陶瓷球不是易碎吗？答：氮化硅陶瓷因为具有高的强度，用其制备的球压碎强度足以承担高速轴承应用及不是特别大载荷应用环境。3. 陶瓷轴承使用温度是多少？答：一般钢制轴承使用温度在300oC以下，氧化锆全陶瓷满球轴承一般使用温度在400oC以下，氮化硅全 陶瓷满球轴承一般使用温度在1000OC以下。W w w，j p t c q，c o m
