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水下運轉自如的氮化硅陶瓷軸承
閱讀：1366 發布時間：2021-10-29承是機械設備中一種及其重要的零部件，其主要功能是支撐機械旋轉體，降低其運動時的摩擦系數，并保證其回轉精度，其作用與人體關節相似，故素有“機械的關節"之稱。
軸承的使用十分普遍，外露的內藏的，在許多你不知道的地方或許都有軸承在默默發揮作用。不過隨著工業技術的高速發展，下游對軸承的性能要求也越來越高，采用鋼質材料的軸承已經無法滿足某些場合的需求，比如說水環境，就是鋼質軸承的大敵。
要知道，液態環境往往并不止有普通的水，比如說在航天領域某污水回收處理系統中，還需添加一定量的H2SO4和強氧化劑，用于抑制溶液中微生物的增長，因此對軸承的性能提出了更高要求。
氮化硅陶（Si3N4）陶瓷材料對大多數酸，諸如鹽酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)和磷酸(H3PO4)以及堿，比如苛性納溶液(NaOH)具有良好的耐化學穩定性。只有氫氟酸(HF)和鹽酸、硝酸的混合液(HCl/HNO3)能對Si3N4產生腐蝕。因此用Si3N4做出的陶瓷軸承可長時間工作于腐蝕性的酸、堿、鹽等溶液中，在化學工業或核動力工業，陶瓷軸承可替代化學穩定性差的鋼質軸承，其平均壽命比不銹鋼軸承高4-25倍。
不過單純是不夠的，軸承的服役壽命和性能同樣很重要，在這些方面有著“陶瓷王"稱號的Si3N4材料同樣優勢突出，或者說根本不算什么問題??它不僅，而且還具有密度小、硬度高、電絕緣、不導磁、抗壓強度高、自潤滑性能好等諸多特點，因此作為軸承材料時具有下方等諸多優勢：
一、高速運轉性能
對一般軸承而言，當速度因數DN值在2.5×106以上，其滾動體的離心力便會隨轉速的升高而急劇增大，軸承的滾動接觸表面的滑動摩擦加劇，軸承的壽命就隨著縮短。但由于氮化硅陶瓷軸承的密度較低，它在高速旋轉時陶瓷滾動體產生的離心力大大低于鋼質滾動體，使其對外環滾道的壓力和交變載荷相應減少，與鋼制軸承相比速度可提高30%-60%，溫升降低30%-50%，并且不容易出現“抱軸"現象，其使用壽命比鋼制軸承提高3-6倍；同時，滾動體的離心力大大減少，由于滾動體的離心力引起的高速打滑現象也大大降低，從而使滾動體、保持架組件的慣性力減少。
二、性能
溫度變化對軸承的滾動疲勞壽命會產生較大影響，通常作為耐熱材料使用的M50鋼制軸承在250℃時的額定壽命約為常溫下的1/10。而對于陶瓷軸承，由于陶瓷材料具有的高溫性能，在高溫工況下具有很好的滾動疲勞強度，試驗結果表明，在1000℃高溫下Si3N4還保持相當高的抗彎強度，因此陶瓷軸承有較好的接觸應力和較長的疲勞壽命。
三、與金屬軸承材料相似的疲勞損壞方式
Si3N4陶瓷作為軸承材料除了以上性能外，更重要的是其疲勞損壞方式是非災難式的，與軸承鋼金屬材料類似是發生蝕坑或出現剝落，而氧化鋁、氧化鋯與碳化硅陶瓷球的失效形式為碎料。另外，氮化硅陶瓷球的表面氣孔數量、氣孔尺寸、氣孔分布均勻性、氮化硅陶瓷球表面粗糙度、氮化硅陶瓷球殘余應力及潤滑條件均對氮化硅陶瓷球滾動接觸疲勞強度有較大影響。
四、自潤滑性能
Si3N4陶瓷材料本身具有減摩、抗磨、潤滑功能，在不良的潤滑工況條件如邊界潤滑、無油干摩擦情況下，顯示出*的減摩自潤滑性能，可以大大提高機器的工作可靠性和使用壽命，并能降低機器噪聲，減少維護費用。
五、非磁性且絕緣
在強磁環境中，使用鋼制軸承時，從軸承本身磨損下來的微粉被吸附在滾動體和滾道面之間，成為軸承提前剝落損壞、噪聲增大的主要原因。不過氮化硅軸承是*非磁性，其絕緣性能也很好，而且具有很好的承載能力，因此可用于需要*非磁性軸承的場合。