陶瓷轴承应用在哪里？

一、陶瓷轴承性能怎么看？

轴承的性能和它本身的使用寿命是受原材料性质、几何参数、操作环境和它们的相互作用的影响很大。陶瓷轴承一般会在的平台测试包括功率损耗、发热性、振动、失效形式、润滑剂适应性和耐久性评估。

二、陶瓷轴承可以在哪些地方应用

1、高速应用

氮化硅陶瓷轴承在喷气涡轮发动机这样高速应用中显示出特别的优势

喷气涡轮发动机主轴轴承运转的DN指数(轴承的内径D(mm)×轴速Ⅳ(rpm))达到或超过2×106～3×106mm·r／min，高速轴DⅣ指数在1×106—1．5×106 mm·r／min。

据研究表明，全钢轴承滑动速度比钢／氮化硅混合轴承大约高70％。例如在火箭燃料涡轮泵的全钢轴承浸入到液态氮(一197。C)的轴承平台测试中，由于滑动产生热量，当接触温度足够高时引起钢外圈和滚珠由于退火开始变色。过多的滑动也可能引起划伤。所有这些高速影响增加了早期故障倾向，甚至突然发作。但实际上在平台测试中混合氮化硅轴承比标准钢轴承产生的热量低30％～50％，证明热量的产生取决于运行条件和润滑方法。

2、高温应用

在高温环境下的热环境工况下，对全钢轴承和使用的液体润滑剂的高温性能提出了挑战。虽然高温钢在500℃时可以保持稳定，但普通钢轴承元件在温度大于300℃时不能保持硬度。即使更高级的高温液体润滑剂在这种条件下也会恶化和退化。

但是，目前有实验已经证明固体润滑的全氮化硅轴承在这些温度下，甚至在高于1000℃的更苛刻的条件下运转良好。陶瓷轴承开发早期，在J402喷气涡轮发动机中使用全陶瓷轴承，进行包括全部、部分的和零润滑剂(例如无润滑的)流程测试，在以高马赫数(相当于声速)飞行和高温条件下，轴承实际运行温度为：350～427。

有些轴承发生故障障(由于设计问题和装备原因大于氮化硅原料本身的问题)，但是成功的测试证明使用陶瓷轴承开发喷气涡轮发动机耐热部件是可行的。在过去十年里，氮化硅轴承的深层开发和测试已经向尖端推进，可以更好地应用在更苛刻的高温条件下。

3、低温应用

在提供超低温推进、使用液体燃料(例如液态氧(LO：)和液态氢(LH2))推进的火箭发动机的低温涡轮泵中，轴承在高速和重负荷的低温推进剂中直接运转，这种条件对任何滚动元件的轴承来说都是特别苛刻的。因为在轴承元件之间有效的流体动力润滑薄膜，由于低温流体的低粘性而不存在。当前所有用于火箭推进泵的钢轴承使用专用薄膜，轴承保持架当固体润滑剂使用时，运行时间很短，通常大约1个小时。在这些极恶劣工况条件下，全钢轴承容易受到粘和磨损、划伤和咬死影响。高速下运行的钢轴承的局部高温，可以导致传递薄膜LO：和LH：即使在很低温度下也退火。对将来可以重复使用的空间航天飞机主发动机，寿命要求比当前可消耗部件长得多，因此，涡轮泵轴承的耐用性和可靠性应该相应提高。

混合氮化硅轴承在LH：、LN：和LO：中运行的许多成功研究已经完成。在可重复使用的空间航天飞机主发动机的发展阶段，最初的高压氧涡轮泵(HPOTP)在全钢轴承中遇到了严重的磨损问题，现在有效润滑的混合氮化硅轴承已经用于改进HPOTP。广泛的测试包括点火试验，启动和飞行都没有测试到混合氮化硅轴承球和滚道的磨损。

4、 一般应用

陶瓷轴承以前只用于像航行器和太空交通工具这样要求苛刻的机器上，但是由于批量生产成为可能，随着生产成本的稳定下降，陶瓷轴承主要的市场将是一般应用。

陶瓷轴承可以安装于精密机床和加工中心，高轴承硬度，高旋转精度，低轴承温升和长使用寿命，较少维护的轴承，是产品精确度好的本质要求。在钢滚轧应用中，SisN，耐高温性和耐热性能推动了SiN.滚子轴承的发展。Si，N，是惰性物质，对酸和碱金属具有高抗腐蚀性，当轴承用于高腐蚀环境的化学处理工业时，这种特性是至关重要的。

热静等压氮化硅(HIPed SigN.)零件的网状烧结技术使生产费用减少，陶瓷轴承现在用于真空泵、高速电动车、变速箱、牙科、钻孔机、电车用电动机、海水机械等。当前，直径大于3mm的氮化硅球每年生产4~5千万，而主要用于计算机硬盘驱动轴承的较小的滚珠产量达到每月几百万。

三、陶瓷轴承在未来运用的越来越广泛

以上简要地概括了已经进行和正在进行的氮化硅滚动轴承应用领域的广泛研究。早期想象的陶瓷轴承许多优势，经过了过去二十年持续的研究和发展已经实现。不仅仅在高苛求的特殊环境，例如航空宇宙，也对一般应用提供了超过传统全 钢轴承的性能优势。然而，将来的关键问题是减少生产成本。通过研究人员对陶瓷轴承实际性能问题的鳃决，氮化硅轴承正在开始得到更广泛的认可。