李 婷

(湖北武漢風神化工材料供應公司,武漢 430055)

陶瓷軸承應用開啟藍海 產業(yè)競爭發(fā)展風頭正勁

李 婷

(湖北武漢風神化工材料供應公司,武漢 430055)

摘要:陶瓷材料具有密度小、彈性模量高、線脹系數小、耐磨、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能，成為制造高速精密軸承的理想材料，并且受到了越來越廣泛的應用。根據陶瓷軸承的功能及其應用領域，介紹了陶瓷軸承的主要類型及性能特點，論述了國內外陶瓷軸承的產業(yè)及市場前景，指出了陶瓷軸承技術的發(fā)展趨勢。

關鍵詞:陶瓷軸承;應用特點;產業(yè)發(fā)展

伴隨著數控機床主軸向高速化發(fā)展，軸承應用范圍越來越廣，對軸承的適應性要求也越來越高，尤其是在一些特殊工作環(huán)境下，金屬軸承無法適應需求，甚至完全無法工作，而陶瓷材料(主要指Si3N4工程陶瓷)因具有密度小、彈性模量高、線脹系數小、耐磨、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)良性能，成為制造高速精密軸承的理想材料，并且受到了越來越廣泛的應用。

1陶瓷軸承的功能及其應用領域

隨著社會進步和科學技術的高速發(fā)展，軸承的使用環(huán)境和條件越來越多樣化，對軸承的結構、材質和性能的要求也越來越高，一些高科技領域和某些特殊環(huán)境下工作的機械，如航空航天、核能、冶金、化工、石油、儀器、機械、電子、紡織、制藥等工業(yè)，需要在高溫、高速、高精度、真空、無磁性、無油潤滑、強酸、強堿等特殊環(huán)境下工作。這些新的要求僅僅依靠對傳統(tǒng)的金屬軸承改進結構或改善潤滑條件已經遠遠不能滿足，必須開發(fā)新型材料，從根本上進行突破和創(chuàng)新，陶瓷軸承不可或缺的替代作用正在被人們逐漸地認識。陶瓷軸承具有耐高溫、耐寒、耐磨、耐腐蝕、抗磁電絕緣、無油自潤滑、高轉速等特性，應用領域有醫(yī)療器械、低溫工程、光學儀器、高速機床、高速電機、印刷機械、食品加工機械等?？捎糜跇O度惡劣的環(huán)境及特殊工況，可廣泛應用于航空、航天、航海、石油、化工、汽車、電子設備，冶金、電力、紡織、泵類、醫(yī)療器械、科研和國防軍事等領域，是新材料應用的高科技產品。近十多年來，在國計民生的各個領域中得到了日益廣泛的應用。國內外研究發(fā)現(xiàn)某些陶瓷材料具有優(yōu)異的性能，可以承受金屬材料和高分子材料難以勝任的嚴酷的工作環(huán)境，并且又具有軸承材料所要求的全部重要特性，因此將陶瓷材料應用于軸承制造，已成為世界高新技術開發(fā)與應用的熱點，成為機械工作材料技術革命的標志。陶瓷軸承作為一種重要的機械基礎件，由于其具有金屬軸承所無法比擬的優(yōu)良性能，在新材料世界獨領風騷。

陶瓷軸承具有質量輕、耐高溫、耐腐蝕、無磁、絕緣、剛性高、高速使用離心力小、運轉溫升低等優(yōu)良特性，能用于高速、高溫、腐蝕性介質等許多鋼制軸承無法滿足要求的特殊場合。隨著陶瓷制造技術的發(fā)展，陶瓷軸承有如下的典型應用領域。

高速領域：一般認為，在軸承dm·n值低于2×106mm.r.min-1外圈接觸應力低于2000MPa時，使用鋼制軸承能夠滿足要求；在軸承dm·n值要求更高特別是軸承外圈接觸應力高2000MPa，由于鋼軸承的強度極限低于一定的接觸應力，只有陶瓷球軸承才能滿足極高速度的要求；隨著陶瓷球制造成本的降低，陶瓷球軸承設計優(yōu)化，軸承潤滑方面的因素，使陶瓷軸承的應用速度范圍向較低的轉速特性值dm·n方向推進。

機床主軸軸承：加工機床特別是加工中心，以提高加工效率和加工精度為目的而要求高速化，陶瓷軸承的應用使機床主軸軸承的轉速特性值dm·n值油氣潤滑條件下達到2×106mm.r.min-1以上、脂潤滑條件下達到1×106mm.r.min-1而且摩擦特性、溫升特性、剛度等得到極大改善，在機床主軸中廣泛應用。

極限溫度環(huán)境：一是高溫軸承。全陶瓷軸承采用固體潤滑，可在500～1000℃下可靠工作，如烘箱和熱處理設備軸承等，熔融鹽及熔融金屬設備軸承等?；旌咸沾奢S承可使軸承在200～400℃下長期工作，如熱風裝置軸承，外球面軸承座及外球面軸承等；二是低溫軸承：利用陶瓷良好的摩擦特性，用于低溫環(huán)境，在-180℃以下穩(wěn)定工作，如液氧泵軸承。

腐蝕環(huán)境：利用陶瓷良好的耐腐蝕特性，使得陶瓷軸承可以用于多種腐蝕環(huán)境，在腐蝕環(huán)境下長時間工作。如化工設備、食品加工設備、自行車等室外運動裝備等。

絕緣、磁性環(huán)境：利用陶瓷的絕緣和非磁性特性，陶瓷軸承用于電動機和發(fā)電機等存在電蝕的場合，以及用于存在磁性需要軸承良好轉動的場合。如電力機車、風電設備、醫(yī)療設備等，日本KOYO公司開發(fā)了內徑12～75mm的防止電蝕(絕緣)電機專用混合陶瓷軸承。

航空航天領域：隨著各國對航空航天器向尖端方向發(fā)展，航空航天器的工作條件越來越苛刻，有些場合金屬材料已經不能滿足要求，甚至不能使用，各國已經在航空航天領域較多的采用陶瓷軸承，如飛機燃氣輪機主軸軸承，宇航裝備軸承等。

綜上所述，陶瓷軸承的應用領域非常廣泛，有廣闊的發(fā)展空間和前景。

高性能陶瓷軸承是針對國防工業(yè)中惡劣環(huán)境用的調整、低溫、重載、無潤滑工況開發(fā)的，技術含量很高，高性能陶瓷軸承是新材料、新工藝、新結構的完美結合。后來轉化為民用技術,經過適當開發(fā)，使用領域可以完全覆蓋現(xiàn)在的精密、中速以上全鋼軸承的所有應用領域，性能價格比遠遠優(yōu)于全鋼軸承，壽命可比現(xiàn)在使用的軸承壽命提高3倍以上，節(jié)省大量的停機檢修時間，廢品降低、庫存軸承備件減少等；由于技術含量高，不可能仿冒，投資風險小。

時下,各類電機廣泛采用陶瓷軸承技術,精密陶瓷軸承堪稱從制造材質方面對軸承進行改進的杰作。采用陶瓷材料粉末精密加工而成的軸芯,得益于精密陶瓷材料高強度、高硬度、耐高溫的特點,大幅延長了軸承使用壽命。精密陶瓷軸承在各種小型電機中得到廣泛應用,典型代表有直流風扇、小型水泵、光存儲設備主軸電機等。采用這一軸承的風扇使用壽命甚至超過雙滾珠軸承風扇,可達80000～100000h。隨著加工技術的不斷進步,工藝水平的日益提高，陶瓷軸承的成本不斷下降,已經從過去只在一些高、精、尖領域小范圍內應用，逐步推廣到國民經濟各個工業(yè)領域，產品市場價格也逐漸接近實用化,達到用戶可接受的程度,陶瓷軸承大面積應用的浪潮已經涌來。

2陶瓷軸承的主要類型及性能特點

滾動軸承由套圈、滾動體、保持器、潤滑脂、密封件組成，當滾動體采用陶瓷材料后，此滾動軸承就定義為陶瓷球軸承。陶瓷軸承主要為兩類：混合式陶瓷軸承及全陶瓷軸承?；旌鲜教沾奢S承一般滾動體用陶瓷材料制造，套圈用軸承鋼制造；全陶瓷軸承則滾動體及套圈均用陶瓷材料制造；按照陶瓷軸承的結構不同，分為陶瓷球軸承和陶瓷滾子軸承?；旌咸沾汕蜉S承一般用于高速、絕緣、貧油潤滑等場合。全陶瓷球軸承一般用于高溫、腐蝕、抗磁、絕緣等場合。人們常見的陶瓷軸承的套圈及滾動體采用全陶瓷材料，有氧化鋯(ZrO2),氮化硅(Si3N4),碳化硅(SiC)三種。保持器采用聚四氟乙烯、尼龍66，聚醚酰亞氨，氧化鋯、氮化硅，不銹鋼或特種航空鋁制造，從而擴大陶瓷軸承的應用面。

陶瓷球線脹系數小,在高溫環(huán)境下不會因為溫度的原因導致軸承球膨脹,這樣大大提高了整個軸承的使用溫度,普通軸承的溫度在160℃左右,陶瓷球的可以達到220℃以上。陶瓷球具有無油自潤滑屬性,陶瓷球摩擦系數小,所以陶瓷球軸承具有很高的轉速。據統(tǒng)計采用陶瓷球的軸承是一般軸承的轉速1.5倍以上的轉速。陶瓷球可以不加任何油脂，也就是說即使油脂干掉，軸承還是可以運作的，這樣就避免了普通軸承中因為油脂干掉導致的軸承過早損壞現(xiàn)象的發(fā)生。據測試以及客戶的反饋,使用陶瓷球后的軸承的使用壽命是普通軸承的2～3倍。陶瓷球用于滾動軸承,使得軸承的性能明顯改善,這主要是因為有如下明顯特性：

一是較小的離心力,重量輕的陶瓷球在高速運動的滾動軸承中產生的離心較小,除考慮外力外，在很高的轉速下鋼制軸承由鋼球引起的內部應力占主導地位，但因陶瓷具有高的彈性模量，在相同的載荷下陶瓷球的應力大于鋼球，故離心力的減小的優(yōu)點不能完全發(fā)揮出來。

二是旋滾比小,與鋼制軸承相比,陶瓷球軸承的旋滾比低約30%,表示陶瓷球軸承接觸狀態(tài)更好,自旋摩擦更小。剛度高,陶瓷材料彈性模量是軸承鋼的1.5倍，可用于剛度要求高的軸承，同時應該注意到由于剛度和軸承應力不僅在滾動體材料，很大程度上取決于軸承滾動體的尺寸和數量，采用小而多鋼球也可取得提高剛度的效果，所以應根據不同情況設計軸承。

三是球空轉較小，如軸承在傾斜狀態(tài)下運轉，由于陶瓷球具有較好的滾動特性,陶瓷球的空轉的不利影響小于鋼球，引起的內部應力也較低。

四是低摩擦和低溫升，陶瓷球高的彈性模量，在軸承載荷下，形成的壓力橢圓小，內圈和外圈之間的壓力角差小，陶瓷球軸承在高速時具有較低的摩擦力矩，摩擦和溫升較低。

五是防摩擦性能好,高速運轉條件下,陶瓷球軸承接觸部位應力較低,摩擦及溫升也較低,在潤滑不足或潤滑失效的狀態(tài)下,混合陶瓷球軸承的最低運轉時間至少為鋼制軸承的一倍。

由于陶瓷材料線脹系數為軸承鋼的25%，可推遲軸承徑向游隙的縮小，使軸承夾緊緩慢增加；由于鋼/陶瓷匹配的親和性低于鋼/鋼的親和性，當潤滑膜未能很好的形成或缺少潤滑時，較低的親和性可有效地發(fā)揮作用，有效降低粘著摩擦的風險；由于陶瓷球硬度高,在嚴重摩擦情況下,陶瓷球有很好的尺寸和形狀精度保持性以及對溝道的修復性，保持軸承的運轉。采用陶瓷球的軸承，可以使軸承的內外圈之間絕緣，因為陶瓷球是絕緣體，在軸承的內外圈之間用陶瓷球，就可以達到絕緣的效果。這樣就使軸承能夠在導電的環(huán)境下使用了。

陶瓷軸承的性能價格比遠遠優(yōu)于全鋼軸承 ，壽命可比現(xiàn)在使用的軸承壽命提高3倍以上，可節(jié)省大量的停機檢修時間、降低廢品率、減少庫存軸承備件等。與軸承鋼性能比較，自重是軸承鋼的30%～40%，可減少因離心力產生的動體載荷的增加和打滑。因高耐磨、轉速是軸承鋼的1.3～1.5倍，可減少因高速旋轉產生的溝道表面損傷。陶瓷材料硬度高，耐磨損，軸承精度保持好，在良好潤滑狀態(tài)下,陶瓷球軸承的磨損量僅為鋼制軸承的50%,如前所述，陶瓷球軸承摩擦小、溫升低、防摩擦，這些都有利于軸承保持良好的精度。在高溫、腐蝕環(huán)境下表現(xiàn)更加突出。彈性模量高于軸承鋼1.5倍。受力彈性小，可減少因載荷量高所產生的變形。硬度是軸承鋼的1倍，可減少磨損。抗壓是軸承鋼5～7倍。線脹系數小于軸承鋼20%。摩擦系數小于軸承鋼30%，可減少因摩擦產生的熱量，可減少因高溫引起的軸承提前剝落失效；抗拉、抗彎與金屬同等。

在多種陶瓷材料中，由于氮化硅陶瓷具有優(yōu)良的綜合機械性能，與軸承鋼相同的疲勞剝落和疲勞壽命，成為制造陶瓷軸承的最佳材料。氮化硅陶瓷材料作為軸承材料，雖然在工業(yè)陶瓷中硬度和韌性不是最高的，但是在要求高性能的軸承應用中，氮化硅具有最佳的機械物理綜合特性，均質細密的氮化硅陶瓷具有良好的抗?jié)L動接觸疲勞特性，有如下明顯的特征：

低密度，氮化硅陶瓷的密度為3.19～3.3g/cm3，僅為軸承鋼(7.85g/cm3)的40%，由于陶瓷滾動體材料密度低，離心載荷小，高速運轉溫升低，從而可在更高轉速下工作，而且產生熱量較少。陶瓷滾動體的彈性模量比鋼制滾動體高，則軸承的動態(tài)剛度提高，但是彈性模量太大會因應力集中而降低軸承的承載能力。氮化硅陶瓷的彈性模量是軸承鋼的1.5倍，可使軸承的剛度提高，但會因應力集中降低軸承的承載能力。

線脹系數小，有助于減小對溫度變化的敏感性，對混合滾子軸承，可適用的運轉速度范圍更寬。氮化硅陶瓷的熱膨脹系數僅為軸承鋼的1/4，減少軸承對溫度變化的敏感，有助于防止卡死，但對于角接觸球軸承會使接觸角改變；抗壓強度高是滾動軸承承受高接觸應力的需要的(對于陶瓷材料，其強度通常是通過三點或四點彎曲試驗測得的斷裂模量決定)；高硬度和高韌性這兩個特性相結合可獲得較好的表面粗糙度，而且能防止外界硬質粒子和沖擊的損傷，氮化硅陶瓷硬度是軸承鋼的2倍，可加工到較好的表面粗糙度，且能防止外界粒子和沖擊損傷，以及滑擦損傷；良好的抗?jié)L動接觸疲勞性能，氮化硅陶瓷具有與軸承鋼相同或略高的接觸疲勞壽命；剝落失效形式，氮化硅陶瓷具有與軸承相同的剝落失效形式，使得軸承在卡死前有預兆，是一種造成危害最小的失效模式。

耐高溫，氮化硅陶瓷具有良好的溫度特性，并適用于高溫用材料，遠遠超過M50耐高溫軸承鋼使用極限溫度400℃，氮化硅在800℃硬度和強度才開始下降,氮化硅陶瓷可在高達800℃的高溫中穩(wěn)定保持其機械特性，同時陶瓷在高溫下，不變形不收縮，具有良好的尺寸穩(wěn)定性；在氧化和腐蝕環(huán)境，尤其是在反復滾動而擠掉表面油膜的接觸區(qū)應具有抗氧化和腐蝕穩(wěn)定性。雖然氮化硅材料在工業(yè)陶瓷中不是最硬的，韌性也不是最高的，但是在要求高性能的軸承應用中，氮化硅被認為具有最佳的機械物理綜合特性。綜合的滾動接觸剝落試驗和軸承試驗均證明致密和均質的氮化硅材料具有良好的抗?jié)L動接觸疲勞特性。

物理化學穩(wěn)定好，對于全陶瓷軸承，氮化硅耐酸的化學穩(wěn)定性很好，鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸等到難以對氮化硅產生腐蝕，只有氫氟酸及鹽酸與硝酸的混合液能對氮化硅產生腐蝕。一般認為氮化硅具有良好的耐堿腐蝕性能，但根據實驗結果，氮化硅在高溫高壓堿性離子水中，耐腐蝕性極差，耐鹽蝕性也需要評估。陶瓷材料無磁、絕緣的，可以用來制造無磁及完全電絕緣的場合使用的軸承。

3國內外陶瓷軸承的產業(yè)及市場前景

與傳統(tǒng)的金屬軸承相比，陶瓷軸承的優(yōu)越性在于可耐上千攝氏度高溫、不導電、不導磁等多種優(yōu)點，這樣的特性也為材料升級帶來更多空間。目前，金屬軸承一般只能耐200℃高溫，其開發(fā)的陶瓷軸承使用壽命則是金屬軸承的35倍。在高速、高溫、大溫差、低溫、真空、要求絕緣、不導磁等惡劣工作環(huán)境下，高性能陶瓷軸承是替代目前使用的全鋼軸承的理想軸承，具有適應轉速范圍寬、高速運轉發(fā)熱小、性能穩(wěn)定、壽命長、耐腐蝕、不怕污染、抗磨損、耐瞬時缺油潤滑能力強和可靠性高等優(yōu)異性能指標，發(fā)展前景廣闊。

第一套陶瓷軸承誕生在美國(NASA)宇航局，自1972年第一套陶瓷軸承研制成功后，世界各國就一直在競相開發(fā)、研制新一代更高性能的陶瓷軸承，經過40年的努力陶瓷軸承最突出的效果是較大幅度地提高了軸承的使用壽命和極限轉速，為發(fā)展高速和超高速、高精密機床提供了基礎零部件。除此以外，在高溫、腐蝕、絕緣、真空、化工等行業(yè)的應用也已取得了良好效果。當今世界著名的軸承公司無一不在研發(fā)、生產陶瓷軸承和陶瓷球軸承，而產品的質量高低，已成為衡量其企業(yè)實力的一個重要標志。據不完全統(tǒng)計，到目前為止，國外能夠生產陶瓷軸承的有：美國、日本、德國、法國、俄羅斯、韓國、英國等十幾個國家。其中陶瓷球軸承的生產在國外起步較早，運用的場合范圍較廣，比如數控機床用陶瓷球軸承、磨床電主軸用陶瓷球軸承、機床滾珠絲杠用陶瓷球軸承等。

陶瓷球軸承的高耐磨性、自潤滑性、超高轉速等性能得到了淋漓盡致的發(fā)揮，也為高精度機床、高速機床、特種環(huán)境設備作出了貢獻。作為陶瓷球軸承的核心部件——陶瓷球體，國外的研發(fā)和競爭也比較激烈。美國的Norton公司采用HIP法生產的陶瓷球在國際上堪稱一流水平。目前世界各國研究陶瓷球軸承處于領先水平的主要公司有瑞典的SKF、德國的FAG、法國的圣戈班、日本的Nsk,Koyo,Nmb(美培亞)等。

近年國外陶瓷軸承技術發(fā)展較快,應用領域不斷擴大,國外各大軸承公司Skf,Nsk，Inna,Ntn,Koyo，Snfa等均規(guī)模生產制造陶瓷軸承,軸承公差等級達到P4級以上,主要軸承種類為：高速主軸陶瓷球軸承、耐高溫耐腐蝕無磁全陶瓷軸承、運動器材陶瓷球軸承等。陶瓷球制造球較著名的公司為：法國Sai nt-Gobain公司,日本的Ntk公司、Ttc公司、Tsb公司等;燒結方法主要為:熱等靜壓燒結(HIP)、氣氛壓力燒結(GPS)。陶瓷球公差等級達到G3。

我國陶瓷軸承的研究時間并不長，加上陶瓷材料的難加工性，國內能生產這種高精密度陶瓷軸承的廠家并不多。洛陽精密軸承企業(yè)看準了陶瓷球軸承的發(fā)展前景，一直大力研究相關的技術。目前，其生產的陶瓷軸承質量相當高，考慮到陶瓷材料加工難度高造成的成本價格偏高等因素，精密陶瓷軸承多為滾動體是陶瓷、內外套圈仍由鉻鋼制造的混合陶瓷球軸承。這種軸承不僅適應性能和精度大大高于普通金屬軸承，而且生產成本與全陶瓷軸承相比大大降低，使其得到了更為廣泛的應用。在一些特殊領域中應用的軸承占特種軸承的比例非常大，而且陶瓷軸承和陶瓷球軸承完全有能力去替代、并能達到金屬軸承勉強勝任和無法勝任的工作，工程陶瓷具有它不可替換的地位。具有這樣一個龐大的市場為前提，我國在產品的開發(fā)和制造上完全可以創(chuàng)出一條新路，去拓寬陶瓷軸承的更大應用領域，使新材料、新工藝、新技術更好的服務于生產。

陶瓷軸承所具有的諸多優(yōu)良性能，尚待在更寬的領域內開發(fā)利用，潛在的應用領域十分巨大。高質量的高速陶瓷球軸承能很好的服務于國內機床行業(yè)，高速、高精度主軸、電主軸的軸承用量相當大，估計每年的需求量在幾拾萬套以上。但是高精度機床主軸軸承要求軸承的加工精度相對較高，質量較苛刻，象P4級軸承要求G5級以上的高精度陶瓷球，目前國內能夠生產的廠家寥寥無幾，產品的穩(wěn)定性也較差；中等質量的陶瓷軸承在石油勘探、原油冶煉、尤其是精細化工、化纖、新能源、印染、電鍍業(yè)、污水處理、海洋開發(fā)、深水泵、酸堿泵、高溫、真空、核磁共振、電絕緣、醫(yī)藥衛(wèi)生、X射線管及食品工業(yè)等諸多領域中能得到廣泛和良好的使用。很多只要求一般精度等級；中、低轉速和負荷；要求軸承能夠耐一定濃度的酸、堿、鹽腐蝕；耐300～400℃高溫；不導磁、電、無毒性；可在無油或利用工作介質自身潤滑等；在海水中也可以使用。在這些領域應用的軸承占特種軸承的比例非常大，而且陶瓷軸承和陶瓷球軸承完全有能力去替代、并能達到金屬軸承勉強勝任和無法勝任的工作，工程陶瓷具有它不可替換的地位。具有這樣一個龐大的市場為前提，企業(yè)在產品的開發(fā)和制造上完全可以創(chuàng)出一條新路，去拓寬陶瓷軸承的更大應用領域。使新材料、新工藝、新技術更好的服務于生產。

超精密陶瓷球可廣泛用于高性能軸承、高性能球閥；陶瓷軸承可用于高速機械、輕工、儀器儀表、汽車、及航空航天等領域。該類軸承是典型的兩高產品，即高技術含量和高附加值，是國際上公認的未來軸承的主流產品，將占領軸承市場的40%～60%份額，主要用在高速機床、高速電機、低溫設備上，目前開發(fā)生產可逐步取代精密、中速以上全軸承的所有應用領域，精密陶瓷軸承的價格是同類型鋼軸承的1.5～1.8倍，而壽命可延長至少3倍。此外，汽車行業(yè)是陶瓷軸承的潛在應用領域之一，用量極大；軍工和航空等高可靠性領域用陶瓷軸承技術目前正在開發(fā)中，價格高，但技術難度大，用量中等。綜上所述，高性能陶瓷軸承技術具有巨大的經濟效益和廣泛的社會效益。

4陶瓷軸承技術的發(fā)展趨勢

陶瓷軸承和陶瓷球軸承是軸承大類中一支奇葩，作為承運機械轉動的基礎件，由于其具有金屬軸承所無法比擬的優(yōu)良性能，在各種特殊環(huán)境、惡劣環(huán)境下得到廣泛的應用。目前見諸報道的都是高速、高精度的陶瓷球軸承的研發(fā)，且通常多以圍繞氮化硅球為主，主要解決的問題，一個是陶瓷球的制坯研究，另一個是高精度陶瓷球的加工工藝方法研究，在使用上多屬高速機床、數控機床、電主軸等高速場合，長壽命或低噪聲等要求的陶瓷球軸承，自始至終沒能脫離Si3N4球坯的制造和加工，對新型材料如：SiC,ZrO2,ZTA,Sialon等材料的研究尚屬少量，生產實踐證明，應用ZrO2的廠家占絕大多數。由于顧慮成本原因造成好的材料和工藝無法大規(guī)模運用。

陶瓷軸承和陶瓷球軸承的生產是高技術陶瓷與軸承制造技術的產業(yè)化結合，二者的專業(yè)化程度均很高，如不解決陶瓷與軸承的產業(yè)結合問題，實現(xiàn)優(yōu)質大批量、低成本生產，滿足市場需求就是一句空話。而今，國內能夠生產軸承的企業(yè)制造不了陶瓷材料，能夠生產陶瓷材料的企業(yè)制造不了軸承，專業(yè)和學科之間在實際應用上嚴重脫節(jié)。國內的陶瓷軸承和陶瓷球軸承只能在耐腐蝕、絕電、絕磁、低轉速、輕負荷的環(huán)境下使用，還有就是國內陶瓷材料的制造存在較大的問題，在工藝和技術還沒有過關的前提下，盲目追求低價造成材料的性能根本無法達預期的效果，使得陶瓷軸承和陶瓷球軸承的發(fā)展走入新的歧途，也造成較多的使用單位對陶瓷軸承和陶瓷球軸承失去信心。作為高技術產品的研發(fā)，要經過技術密集型投入和資金密集型投入兩個階段，產業(yè)化生產陶瓷軸承，既要攻克許多技術難點，和使用難題又需要較大的資金投入，還要把握市場定位，需要業(yè)內以發(fā)展國內陶瓷軸承的高水準為己任。低價的競爭勢必帶來粗制濫造和市場的進一步惡化。原始資本的積累和持續(xù)的再投入必須服務于陶瓷軸承和陶瓷球軸承往更高質量的領域發(fā)展。

我國對陶瓷軸承球的研究方面取得了很大進展，加工速度較現(xiàn)有技術提高一倍以上，各項技術指標均達到或超過G5級標準要求。對我國陶瓷軸承實現(xiàn)產業(yè)化和商品化的進程可起到一定的推進作用。當然，陶瓷軸承的研究還處于初期，其研究遠遠沒有結束，隨著技術發(fā)展和進步，雖然陶瓷軸承的已在多種場合和環(huán)境應用，仍需在以下方面進行不斷探索和研發(fā)：一是研究適應范圍更寬、潤滑條件更惡劣條件下陶瓷軸承的滾動接觸性能;二是研究陶瓷軸承相關部件的結構配合設計及加工的可靠性和經濟性；三是陶瓷軸承相關部件無損檢測方法和破壞預測的技術;四是制定陶瓷軸承的檢驗標準等。除了上述之外,陶瓷材料體系開發(fā)應以適應不同的場合如更耐腐蝕，更耐高溫;陶瓷軸承零件無損檢測技術需要開發(fā)可靠高效的檢測方法和儀器；陶瓷軸承優(yōu)化設計技術；陶瓷軸承基礎理論研究；陶瓷軸承制造成本的降低，使陶瓷軸承更加經濟；陶瓷軸承摩擦學特征研究；陶瓷軸承高效加工技術開發(fā)等等。

采用陶瓷材料制造軸承，可極大地擴展?jié)L動軸承在各個領域的應用范圍。目前世界各國研究、生產、銷售陶瓷軸承的公司很多，但大多為混合軸承，即軸承滾動體為陶瓷材料，內外圈為鋼制材料。我國在陶瓷軸承研究方面起步較晚，國家自八五開始將陶瓷球軸承研究與開發(fā)列入科技攻關項目，并注入了大量資金，一些科研院所和企業(yè)也做出了有益探索，取得了可喜的成果，但目前仍處于試驗研究階段。影響陶瓷材料在球軸承中廣泛應用的主要原因是它的難加工性和過高的制造成本。

企業(yè)要搞好陶瓷軸承的產業(yè)化生產，關鍵是要開發(fā)出高性能、低成本、適用性強的陶瓷軸承，尤其是、外套圈、保持架、滾動體均為陶瓷的全陶瓷軸承產品，擴大產品規(guī)格、品種和應用領域；解決和攻克產業(yè)化生產中所遇到的一系列技術難題；大力開發(fā)陶瓷套圈、陶瓷保持架、陶瓷滾子、陶瓷滾錐、陶瓷滾針的實用化生產技術，加大生產工藝、工裝、設備、檢測儀器的投資開發(fā)力度，加大關鍵設備的國產化開發(fā)和產業(yè)化投入。

企業(yè)應注意那些金屬軸承無法勝任的、而陶瓷軸承完全有能力去替代的最普通的工作，如污水處理、海洋開發(fā)、石油勘探、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品工業(yè)等諸多領域中實際使用的一般精度等級，中、低轉速，要求軸承能夠有耐一定濃度的酸、堿、鹽腐蝕，耐幾百度高溫，不導磁、電，無毒性，可在無油或利用工作介質自身潤滑的工作領域。這些領域應用的軸承占特種軸承應用的比例非常大，市場廣闊，值得開發(fā)。研發(fā)機構應抓住機遇，開拓市場，降低制造成本，促進高性能陶瓷材料的規(guī)?；a，使具有廣闊市場前景的陶瓷材料的應用早日實現(xiàn)產業(yè)化。推進專業(yè)人才培養(yǎng)，解決專業(yè)與學科、研究與實用技術的結合轉化；技術專家型銷售隊伍的建立和能夠掌握高、精、尖設備、儀器的技術工人隊伍的培養(yǎng)；行業(yè)上和企業(yè)主管要對陶瓷軸承提高認識，建立、完善國家和行業(yè)標準、評價方法等，為用戶提供優(yōu)質的售后技術服務，包括陶瓷軸承的選型和現(xiàn)場安裝指導等等，才能使陶瓷軸承真正適用于更多的領域，滿足國內、外各行業(yè)對陶瓷軸承的需求，促進陶瓷軸承整體水平的快速發(fā)展。

陶瓷軸承的發(fā)展方興未艾，納米材料、復合材料的實用化，為陶瓷軸承的發(fā)展帶來了更大的生機和活力。依照我國國內目前的生產現(xiàn)狀，產品市場缺口很大，遠遠滿足不了市場需求，因而市場前景十分看好。雖然價格相對較高，但在同等工況條件下，綜合經濟效益十分顯著，在相同質量的產品中具有很強的國際市場競爭力。

5結束語

近些年，國外大型軸承企業(yè)的不斷涌入，新材料、新工藝產品在質量上和價格上的競爭將對我國軸承行業(yè)帶來更大的沖擊，因此，用新材料、新技術改造傳統(tǒng)軸承產業(yè)，提高國內軸承產品的技術含量和附加值，加速提高陶瓷軸承的產品質量和產量，尤其是提高陶瓷軸承的市場競爭力和生存能力，已成為一個重要課題擺在我們面前。大力發(fā)展民族機械工業(yè)，提高機械產品精度，滿足其它特殊應用領域，陶瓷軸承將起到決定性的關鍵作用，而采用新型的納米復合陶瓷材料是提高陶瓷軸承產品精度和性能的趨勢。隨著加工技術的不斷進步，工藝水平的日益提高，陶瓷軸承的成本不斷下降，已經從過去只在一些高、精、尖領域小范圍內應用，逐步推廣到國民經濟各個工業(yè)領域，產品市場價格也逐漸接近實用化，達到用戶可接受的程度。相信陶瓷軸承進入實用化階段已為時不遠，其應用前景十分廣闊，甚至有人所預言的那樣：陶瓷軸承今后會完全取代鋼質軸承。

Blue Model of Ceramic Bearing ApplicationStrong of Industry Competition

Li Ting

(Hubei wuhan fengshen chemical material supply company, Wuhan 430055)

Abstract:Ceramic material with low density, high elastic modulus, thermal expansion coefficient, wear resistance, high temperature resistant, corrosion resistance and other excellent properties, become the ideal material of manufacturing high speed precision bearings, and has been widely used. According to the function of the ceramic bearing and its application field, this paper introduces the main types and performance characteristics of ceramic bearing, this paper discusses the ceramic bearing industry and the market prospect at home and abroad, points out the developing trend of the technology of ceramic bearing.

Keywords:ceramic bearing; characteristics of application; the development of industry

doi:10.16253/j.cnki.37-1226/tq.2015.02.008