Niedrige Dichte und hohe Härte: Die Dichte von Siliziumnitrid (Si₃n₄) -Keramik beträgt nur etwa 3,2 g/cm³, was nur etwa 40% der von GCR15-Tragstahl ausmacht, und unter derselben Volumenkonstruktion kann es die Zentrifugalkraft bei der Harmonik der Schwingung erheblich verringern. Seine Vickers-Härte erreicht 1500-1700 HV, 2,1-2,4-mal höher als die von GCR15. Seine Vickers-Härte erreicht 1500-1700 HV, was das 2,1-2,4-fache von GCR15 beträgt, was dem rollenden Körper einen hervorragenden Verschleißfestigkeit und Ermüdungsbeständigkeit verleiht. Unter den Ölschmierbedingungen (kinematische Viskosität 68 mm² / s Paraffinöl, Öltemperatur 40 ℃, lineare Geschwindigkeit ≤ 1 m / s) und 100 MPa -Kontaktlast, Siliziumnitrid -Roll -Rolling -Körpers auf dem Stahl / Keramik -Paarungspaar der Verschleißrate von 0,02 mm³ / nm (Astm G99), verglichen mit der Verschleißrate, im Stahl mit einer Gewicht von 0,02 mm³ / nm (Astm G99), ist die gleiche Bedingung von 0,02 mm³ / nm (Astm G99), und mit gleicher Bedingungen mit gleicher Stahl (Astm G99), in der Vertragsrate, mit gleicher Stahl (Astm G99), ist die gleiche Bedingung mit der Vertragsrate mit gleicher Aufnahme von gleicher Stahl (Astm G99). Seine selbstlubrizierenden Eigenschaften des Öls bei den Ölausschnitten, um die Verschleißrate von 0,08 mm³/nm bei hoher Geschwindigkeit, hoher Geschwindigkeit und hoher Ermüdungsbeständigkeit aufrechtzuerhalten. Das selbstlubrizierende Merkmal kann die Verschleißrate <0,08 mm³/nm unter Ölausfallbedingungen aufrechterhalten und doppelte Schmierung für hohe Geschwindigkeit, hohe Präzision und extreme Arbeitsbedingungen bieten.
Siliziumnitrid hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) von 2,8-3,2 x 10-° C (Raumtemperatur auf 1000 ° C), was signifikant niedriger ist als die von Metallen (z. Diese Eigenschaft ist die Kernbasis für ihre hochtemperaturdimensionale Stabilität.
Siliziumnitrid hat eine thermische Expansion von 0,38 ± 0,02% (CTE = 3,2 × 10-° C/° C, Temperaturdifferenz 1175 ° C) von 25 ° C bis 1200 ° C, und die Dimensionsschwankung beträgt immer noch <0,3% nach 500 Zyklen. ~ 0,38 mm, zyklische Abweichung <0,3 mm). 0,3 mm)
Halten des Schaftes: Bezieht sich auf den abnormalen Zustand zwischen dem Schacht und dem Lager, der normalerweise als heftige Reibung oder Jamming manifestiert, was zu dem Phänomen führt, dass sich der Schaft nicht normal drehen kann. Diese Situation wird einen ernsthaften Einfluss auf den Betrieb mechanischer Geräte haben und kann sogar zu Schäden an Geräten führen
2. EXCELLENT TROMELOLOGISCHE Eigenschaften
Niedriger Reibungskoeffizient: Unter trockener Reibung oder Hochtemperaturschmierungbedingungen ist der Reibungskoeffizient von Siliziumnitrid (typischerweise 0,1-0,3) signifikant niedriger als der von Lagerstahl (ungefähr 0,5-0,8 für trockene Reibung), was den Energieverlust und den Temperaturanschlag wirksam reduziert. Beispielsweise beträgt die Reibungswärmeerzeugung bei der gleichen Last (100 N) und der Geschwindigkeit (3000R/min) etwa 80% der Stahllager, was es für Energieeffizienz und temperaturansiehende Szenarien geeignet ist.
Selbsthungrikation: Stabiler Betrieb bei Ölmangel oder Schmiermittelverschlechterung, sicherer Betrieb ohne sichtbare Verschleiß für bis zu 5,5 Minuten unter bestimmten Bedingungen (z. B. 500 N, Geschwindigkeit 3000R/min) ohne Öl (Stahllager dauern normalerweise weniger als 30 Sekunden), geeignet für Extrem-Szenarien, in denen das Schmiersystem möglicherweise versagen kann.
3. Extreme Umweltwiderstand
Hochtemperaturwiderstand: Hochreinheit Siliziumnitridkeramik weisen bei herkömmlichen Belastungen eine hervorragende Hochtemperaturstabilität auf. Der Zerfall der mechanischen Eigenschaften bei 900 ° C ist typischerweise auf weniger als 10% beschränkt (als im Wesentlichen stabil angesehen); Bei den anspruchsvolleren 1000 ° C behält das Material eine gute strukturelle Integrität und seine kernmechanischen Eigenschaften (z. B. Stärke) Zerfall (ca. 10 bis 20% von Raumtemperatur), bleiben jedoch auf einem hohen Niveau. Dies macht hochreinheitliche Siliziumnitridkeramik ideal für mittelgroße bis hohe Temperatur-Service geeignet, obwohl angemerkt werden sollte, dass die langfristige Leistung durch Faktoren wie Kriech und Oxidation beeinflusst werden kann, wenn sie sich nähern oder 1000 ° C erreichen.
Corrosion resistance: silicon nitride ceramics in pH = 2-11, temperature ≤ 80 ℃ dilute acid / dilute alkali solution corrosion rate of less than 0.01 mm / year (ASTM G31 standard), can withstand chemical media (such as 30% H ₂ SO ₄) and the marine salt spray environment (salt spray corrosion rate of 0.002 mm / year), significantly suitable for chemical reactors, Marine -Plattformlager und andere Szenarien; Bei den hohen Temperaturen konzentrierten Alkali (140 ℃ / 60% NaOH -Lösung Korrosionsrate von 0,85 mm / Jahr) entspricht jedoch 1/24 von 316L Edelstahl, was für chemische Reaktoren, marine Plattformlager und andere Szenarien signifikant geeignet ist. Die Auflösung der Korngrenze kann jedoch bei hochtemperaturkonzentrierten Alkali (Korrosionsrate von bis zu 0,85 mm/Jahr bei 140 ° C/60% NaOH-Lösung) oder stark oxidierende Säuren (z. B. 150 ° C heißer konzentrierter H₃po₄) auftreten, die durch die folgenden Lösungen geschützt werden müssen:
- Oberflächenmodifikation: CVD-Abscheidung von 2-5 μm pyrolytischen Kohlenstoffbeschichtungen (Korrosionsrate bis 0,02 mm/Jahr)
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- Überwachung der Arbeitsbedingungen: Abweichung des mittleren pH -Werts ＞ ± 1,5 oder Temperaturüberschreitung. Alarm ausgelöst, wenn die pH -Abweichung> ± 1,5 oder die Temperatur die Grenze überschreitet.
Elektrische Isolierung: Mit Raumtemperaturvolumenwiderstand 10¹⁴-10¹⁶ ω ・ cm und Frequenzabbaufeldstärke ≥ 20 kV/mm Ausgezeichnete Isolationseigenschaften in der neuen Energiefahrzeug-Plattform mit 800 V (Schachtspannung ≤ 200 V) und Windkraft können unter herkömmlichen Bedingungen den Schellenstrom (Leckstromabgabe <1 μa <1 μa) blockieren. müssen jedoch darauf achten::
-Hochtemperaturdämpfung: Der Widerstand fällt auf 10⁸-10¹⁰ ω ・ cm bei 150 ° C ab (vorbehaltlich der Überprüfung der Motorzustände mit hoher Leistung)
-Transient Hochspannung: 10.000-Volt-Level-Transient-Hochspannung wie Blitzschläge erfordert einen unabhängigen Erdungsschutz
- Risiko für Verunreinigungen: Leitfähige Verunreinigungen (z. B. Metallabfälle) Risiko für Verunreinigungen: Leitfähige Verunreinigungen (z. B. metallische Abfälle) können die Oberflächenisolierung verringern.
4. Leben und hohe Zuverlässigkeit
Ermüdungslebensdauer: Unter hohen Geschwindigkeits- und Lichtlastbedingungen (DN> 1 × 10 ° C-R/min, p/c <0,1) kann die Ermüdungslebensdauer (L₁₀) bis zu 8-10-mal höher sein als die von Stahllagern gleicher Größe; Die Form von Schäden manifestiert sich in Form eines fortschreitenden Ablaufs der Untergrundstoffe (Stahllager haben tendenziell plötzliche Frakturen, die durch Oberflächendefekte verursacht werden). Der Schaden erfolgt in Form eines fortschreitenden Ablaufs von Unterflächenursprung (Stahllager tendenziell plötzlich aufgrund von Oberflächenfehlern zu brechen). Durch die Überwachung der Vibrationsbeschleunigung> 8 m/s² (4-8 kHz-Bande) oder die Zahlungsrate von Akustikemissionen> 1000 Treffer/s kann die Systemsicherheit erheblich verbessert werden, indem 50-100 Stunden im Voraus gewarnt werden. Es ist jedoch zu beachten, dass es während der extremen Überlastung immer noch eine <0,01% -Wahrscheinlichkeit einer spröden Fraktur gibt. Daher muss die Lastschwelle festgelegt werden (Kontaktspannung ≤ 4 GPA).
Kernanwendungsindustrien und Szenarien
1. Neues Energiemandel
Windkraftausrüstung: Siliziumnitrid -Keramiklager (Hybrid) wurden in der Tonhöhensystem, Generatorlagern und allmählich in Spindellagern mit mittlerer Last (Kontaktspannung ≤ 2,5 GPa) ausgewählt; Seine Salzspray-Korrosionsbeständigkeit (Korrosionsrate von 0,002 mm/Jahr) und Resistenz gegen hohe Umfangswechselspannung (Müdigkeitslebensdauer von bis zu 3-6-fachen der von Stahllagern) in Kombination mit dem automatischen Schmiersystem kann das Designlebensziel von Windkraftanlagen von 20 Jahren unterstützen. Die Kombination eines automatischen Schmiersystems kann eine 20-jährige Designlebensdauer für Windkraftanlagen unterstützen. Der globale Markt für Windkraftkeramikkugel (hauptsächlich Siliziumnitrid) von etwa 1,12 Milliarden Yuan / Jahr (2024) wird im Jahr 2030 voraussichtlich 2 Milliarden Yuan überschreiten.
Neue Energiefahrzeuge: Motorlager müssen hohen Rotationsgeschwindigkeiten (> 16.000 R/min) standhalten, und das durch den motorischen Betrieb erzeugte abwechselnde elektromagnetische Feld ist anfällig für die Induzierung von Wellenströmen; Silizium -Nitrid -Keramik -Lager können aufgrund ihrer hervorragenden elektrischen Isolierung Wellenströme blockieren, die galvanische Korrosion effektiv verhindert, und wurden in Form von Hybridkeramiklöchern in Antriebsmotoren von Tesla, Audi und anderen Modellen verwendet.
2. High-End-Herstellung und Präzisionsmaschinerie
Hochgeschwindigkeitsmaschinenmaschinen/elektrische Spindeln: Hybridkeramiklager mit Siliziumnitrid-Rollelementen und Lagerstahlringen unterstützen extreme Geschwindigkeiten mit DN-Werten von ≤ 1,5 × 10 ° ° MM-R/min (z. Von:
- Zentrifugalkraft reduziert um 60% → Temperaturanstieg von ΔT = 120 ° C auf 60 ° C
- Die radiale Steifheit stieg um 30% → Die Futterrate von 8 m/min auf 16 m/min an stieg
- Vibrationsamplitude, geschnitten von 20 dB → Oberflächenrauheit RA, verbesserte sich von 0,8 μm auf 0,1 μm
Bei der passenden passenden ultra-feiner Öl-Luft-Schmierung (Öltröpfchen ≤ 0,5 μm) mit Diamantschneidwerkzeugen erreicht eine 5-10-fache Zunahme der Effizienz der Aluminiumlegierung (Messung: Makino-IQ500-Bearbeitungszeit für einen Aerospace-Teil von 45 Minuten auf 4,5 Minuten).
3.Aerospace & Verteidigung
Aero -Motoren / Turbolader: Siliziumnitridkeramik haben eine hervorragende hohe Temperatur und Hochdruckbeständigkeit: - Extreme Umgebung Widerstand: Langzeitwiderstand gegen 1200 ° C (Luft) / 1400 ° C (inerte Gas), thermische Stoßstocktemperaturdifferenz von 1000 ° C; -Ausfall-sicherer Design: Selbsthungrikation, um einen sicheren Betrieb für> 5 Minuten nach dem Ölschnitt zu unterstützen (stützt sich auf die Regenerationstemperatur der Schmierfilme); -Verbesserte Leistungseffizienz: Dichte 3,2 g/cm³ (41% Stahl) Ausfall-sicherer Design: Selbstglagen unterstützt einen sicheren Betrieb für> 5 Minuten nach dem Abschalten von Öl (basiert auf der Regenerationstemperatur von 200 ~ 1200 ℃); - Verbesserung der Leistungseffizienz: Die Dichte von 3,2 g/cm³ (41%des Stahls) verringerte die Rotationstraftstoff, so dass die Turbinenreaktion um 40%erhöht wird, wobei der Effizienzgewinn von 5,5 bis 8,2%, während der Temperaturanstieg des Lagersystems um 35 ~ 40%verringert wird.
Anwendungsbeschränkungen: MÜSSEN> 4,5 MPa-Aufprallbelastungen (Anti-Brittle-Fraktur) und komplexe Komponenten 3-5-mal mehr als Legierungen kosten.
4. Medizinische und spezielle Ausrüstung
Zahnbohrlager: Als Kernkomponente von Hochgeschwindigkeits-Zahnhandstücken unterstützen sie eine ultrahoch hohe Geschwindigkeit von 400.000 bis 450.000 U / min, wobei eine klinische Lebensdauer von ≥ 6 Monaten (bis zu 8 Monate für einige optimierte Auszeichnungen) und deren niedrige Vibrationseigenschaften (Rauschen ≤ 65 dB) die Schmerzen des Patienten während der Behandlung von Patienten erheblich reduzieren. Das Lager nimmt eine Hybridkeramikstruktur an: 440 ° C Edelstahlring + Siliziumnitrid (Si₃n₄) Keramikkugel + Polyimidkäfig, Keramikkugellichtgewicht (Dichte 3,2 g/cm³, 60% niedriger als der Stahlball) und ultra hohe Abresistenz (Vickers Härte 1,500-2,5-2.000 Stunden. synergistisch. Verbesserung der Ausrüstungsleistung
5.Chemical & Energie
Kernkraftausrüstung: Siliziumnitridkeramik mit ausgezeichneter Strahlungsstabilität kann in der Kernstrahlungsumgebung die Stabilität der Materialstruktur und die Eigenschaften aufrechterhalten - seine kovalente Bindungskristallstruktur kann die Gitterverzerrung widersetzen, die durch Neutronenbestrahlung (10 ⁷ Gy Dosisvolumenerausdehnung <0,2%) verursacht wird. kriechen. Die unter hohe Temperatur erzeugte SiO₂ -Oxidschicht kann Mikrorissen dynamisch reparieren und korrosion und kriechen effektiv hemmen. Dieses Merkmal macht es für Kernkraftkühlpumpenlager und andere Schlüsselkomponenten geeignet, die hohen Temperaturen über 300 ° C, hohen Drücken von 15 MPa und langfristige Erosion von Bor, die Wasser/flüssiges Natrium und andere Kühlmittel und andere Kühlmittel und gleichzeitig mit einer Langzeitverschmutzung (mehr als 12 Jahre lang) standhalten können (mehr als 12 Jahre lang). Dies verbessert die Zuverlässigkeit und Sicherheit von Atomkraftgeräten erheblich.
