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氮化硅陶瓷球具有的優(yōu)點(diǎn)和特性
陶瓷種類繁多,雖然氮化硅在工業(yè)陶瓷中不是很硬的,韌性也不是很高的,但是在要求高性能的軸承應(yīng)用中,氮化硅被認(rèn)為具有很佳的機(jī)械物理綜合特性。
氮化硅的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是,如果發(fā)生失效,那么失效是以類似于軸承鋼失效的方式即局部剝落方式發(fā)生的,其它類型的陶瓷材料則以災(zāi)難性的碎裂方式損壞。作為滾動軸承用的材料,從滾動損耗壽命和可靠性的觀點(diǎn)看,氮化硅能勝任。
氮化硅陶瓷的優(yōu)點(diǎn)和特性
2.1 耐熱性
一般鋼制的軸承使用溫度超過120℃時(shí),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。高溫環(huán)境下,軸承鋼已經(jīng)喪失了其硬度和強(qiáng)度,而陶瓷材料即使在高溫下強(qiáng)度和硬度也不會發(fā)生變化,所以對于用在高溫環(huán)境的軸承來說,該材料是非常適合的。
2.2離心力
氮化硅的密度約為3.24×103 kg/m3,而軸承鋼的密度約為7.8×103 kg/m3,僅為軸承鋼密度的40%左右,所以當(dāng)滾動體使用陶瓷時(shí),軸承在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠約束因離心力作用引起的滾動體載荷的增加。
2.3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。
2.4硬度、彈性系數(shù)、泊松比
因?yàn)榈璧膹椥韵禂?shù)大約是軸承鋼的1.5倍,所以相對載荷的彈性0變形小,相對載荷的剛性就高。
2.5耐腐蝕、無磁性、絕緣性
化工機(jī)械設(shè)備、食品、海洋等部門使用的機(jī)器,采用鋼制軸承時(shí)其腐蝕是個(gè)問題,在強(qiáng)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變大的主要原因。鐵路車輛牽引電機(jī)使用軸承鋼制軸承會產(chǎn)生電蝕,往往成為軸承提早剝落損壞的原因。而氮化硅陶瓷對大多數(shù)強(qiáng)酸和強(qiáng)堿都具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性。
普通軸承鋼AISl52100(GCrl5)、不銹鋼AISl440(9Crl8)、氮化硅(Si3N4)、氧化鋯(ZrO:)和氧化鋁(A1:O。)5種軸承材料性能對照情況見表1。
氮化硅陶瓷球的生產(chǎn)加工
氮化硅陶瓷球是用硅粉作原料,先用通常成形的方法做成所需的形狀,在氮?dú)庵屑案邷叵逻M(jìn)行氮化,使硅粉與氮?dú)夥磻?yīng)生成氮化硅。氮化硅的強(qiáng)度很高,尤其是熱壓氮化硅,是目前硬的物質(zhì)之一。