氮化硅主用于制作陶瓷球以及陶瓷制品件。
这一期先介绍一下陶瓷球的一个应用方向——轴承。
随着机械制造业向高精度、高速度方向发展,轴承应用范围越来越广,对轴承的性能要求也越来越高,尤其是在一些特殊工作环境下,金属轴承无法适应需求,甚至完全无法工作。而陶瓷材料因具有密度小、弹性模量高、线膨胀系数小、耐磨、耐高温、耐腐蚀等优良性能,成为高速制造精密轴承的理想材料。
一、氮化硅陶瓷的优点和特性
虽然氮化硅在工业陶瓷中不是最硬的,韧性也不是最高的,但是在要求高性能的轴承应用中,氮化硅被认为具有最佳的机械物理综合特性。下面来看一下,氮化硅与其它轴承材料相比的优异之处。
五种材质的性能对比
具体解释一下他的特性:
耐热性:一般钢制的轴承使用温度超过120℃时,硬度就会降低,滚动寿命也会下降。而氮化硅具有很好的温度特性,特别适用于高温环境。
离心力:氮化硅的密度约为3.24×103kg/m3,而轴承钢的密度约为7.8×103kg/m3,仅为轴承钢密度的40%左右,所以当滚动体使用轴承时,轴承在高速旋转时能够抑制因离心力作用引起的滚动体载荷的增加。
线膨胀系数:氮化硅的线膨胀系数大约是轴承钢的1/4,所以随温度变化的尺寸变化量小,故有益于在温度变化大的环境中使用。
硬度、弹性系数、泊松比:因为氮化硅的弹性系数大约是轴承钢的1.5倍,所以相对载荷的弹性变形小,相对载荷的钢性较高。
耐腐蚀、无磁性、绝缘性:化工机械设备、食品、海洋等部门使用的机器,采用钢制轴承时,其腐蚀就是个问题。在强磁环境中,使用钢制轴承,从轴承本身磨损下来的微粉被吸附在滚动体和滚动面之间,这将成为轴承提早剥落损坏和噪声增大的主要原因。
二、氮化硅陶瓷球的装备
一般滚动轴承是由四种主要零件组成的,即外圈、内圈、滚动体及保持架。由于滚动轴承有十大类之多,不同类型的轴承采用的保持架形式各不相同,因此轴承的装配方式也不尽相同。
氮化硅陶瓷轴承作为一种重要的机械基础件,由于其具有其他轴承所无法比拟的优良特性,在新材料世界独领风骚。近年来,其在航空航天、航海、核工业、石油、化工、轻纺工业、机械、冶金、电力、食品、机车、地铁、高速机床及科研国防军事技术等领域需要在高温、高速、深冷、易燃、易爆、强腐蚀、真空、电绝缘、无磁、干摩擦等特殊工况下,氮化硅陶瓷轴承不可缺少的替代作用正在被人们逐渐地认识。