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隨著機械制造業(yè)向高精度、高速度方向發(fā)展，軸承應用范圍越來越廣，對軸承的性能要求也越來越高，尤其是在一些特殊工作環(huán)境下，金屬軸承無法適應需求，甚至完全無法工作。而陶瓷材料因具有密度小、彈性模量高、線膨脹系數(shù)小、耐磨、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能，成為高速制造精密軸承的理想材料。
一、氮化硅陶瓷的優(yōu)點和特性
雖然氮化硅在工業(yè)陶瓷中不是最硬的，韌性也不是最高的，但是在要求高性能的軸承應用中，氮化硅被認為具有最佳的機械物理綜合特性。下面來看一下，氮化硅與其它軸承材料相比的優(yōu)異之處。
5種軸承材料性能對比
耐熱性
一般鋼制的軸承使用溫度超過120℃時，硬度就會降低，滾動壽命也會下降。而氮化硅具有很好的溫度特性，特別適用于高溫環(huán)境。
離心力
氮化硅的密度約為3.24×103kg/m3，而軸承鋼的密度約為7.8×103kg/m3，僅為軸承鋼密度的40%左右，所以當滾動體使用軸承時，軸承在高速旋轉(zhuǎn)時能夠抑制因離心力作用引起的滾動體載荷的增加。
線膨脹系數(shù)
氮化硅的線膨脹系數(shù)大約是軸承鋼的1/4，所以隨溫度變化的尺寸變化量小，故有益于在溫度變化大的環(huán)境中使用。
硬度、彈性系數(shù)、泊松比
因為氮化硅的彈性系數(shù)大約是軸承鋼的1.5倍，所以相對載荷的彈性變形小，相對載荷的鋼性較高。
耐腐蝕、無磁性、絕緣性
化工機械設(shè)備、食品、海洋等部門使用的機器，采用鋼制軸承時，其腐蝕就是個問題。在強磁環(huán)境中，使用鋼制軸承，從軸承本身磨損下來的微粉被吸附在滾動體和滾動面之間，這將成為軸承提早剝落損壞和噪聲增大的主要原因。
二、氮化硅陶瓷軸承的制備
氮化硅陶瓷軸承制備過程
氮化硅陶瓷粉末的制取
軸承零件用氮化硅粉末要求具有以下重要特性：純度高；高均勻而細的顆粒；α相含量高。最符合此要求的制備氮化硅粉末的方法為碳熱還原氮化法，其反應式為：3SiO2+6C+2N2=Si3N4+6CO，此種方法得到的粉末含金屬雜質(zhì)較少，純度高，顆粒細，α相含量高，符合軸承零件用材的要求。
氮化硅陶瓷軸承相關(guān)部件成型
氮化硅陶瓷軸承相關(guān)部件的制備方法很多，如反應燒結(jié)法、熱壓燒結(jié)法、無壓燒結(jié)法、二次反應燒結(jié)法。為了獲得完全致密的氮化硅材料，采用熱等靜壓法比較理想。
氮化硅陶瓷軸承相關(guān)部件加工
氮化硅陶瓷軸承相關(guān)部件的加工基本與軸承鋼材部件加工相似，磨削機理基本相同。但是由于氮化硅的各種性能與鋼材的性能存有較大的差異，所以在機械加工中磨削工具、加工系數(shù)、研磨混合劑等均有相當大的差別，各工序?qū)τ谀チ系牧６取⒎N類、形狀、數(shù)量、強度、破碎特性、磨損特性等要求均有所不同。目前使用的磨料主要有碳化硅、碳化硼、金剛石粉等。
氮化硅陶瓷軸承的裝配
一般滾動軸承是由四種主要零件組成的，即外圈、內(nèi)圈、滾動體及保持架。由于滾動軸承有十大類之多，不同類型的軸承采用的保持架形式各不相同，因此軸承的裝配方式也不盡相同。
氮化硅陶瓷軸承作為一種重要的機械基礎(chǔ)件，由于其具有其他軸承所無法比擬的優(yōu)良特性，在新材料世界獨領(lǐng)風騷。近年來，其在航空航天、航海、核工業(yè)、石油、化工、輕紡工業(yè)、機械、冶金、電力、食品、機車、地鐵、高速機床及科研國防軍事技術(shù)等領(lǐng)域需要在高溫、高速、深冷、易燃、易爆、強腐蝕、真空、電絕緣、無磁、干摩擦等特殊工況下，氮化硅陶瓷軸承不可缺少的替代作用正在被人們逐漸地認識。
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