Si₃N₄耐高温全陶瓷向心关节轴承磨损性能研究

摘要

针对高温工况下Si₃N₄耐高温全陶瓷向心关节轴承的接触特性和磨损性能进行研究。基于热力耦合有限元仿真方式对关节轴承内外圈温度场进行分析，利用自研的高温关节轴承试验机开展磨损试验，通过扫描电子显微镜和能谱仪对内外圈不同接触区域的磨损表面形貌和成分进行分析，探明全陶瓷关节轴承的磨损机理。结果表明：全陶瓷关节轴承在400℃高温下，磨损过程主要分为磨损量显著增大的磨合期、磨损量缓慢增大的稳定磨损期;磨损区域主要分为以黏着磨损和氧化磨损为主的核心承压区、以磨粒磨损为主的非核心承压区。该关节轴承在200 N径向载荷、2 Hz摆动频率、±25°摆动角度、25 000次摆动条件下磨损量为108μm，耐磨性能良好，运行状态平稳。

关键词

Si₃N₄陶瓷 / 向心关节轴承 / 高温环境 / 热力耦合 / 磨损机理

基金资助

国家自然科学基金（U23A20631）; 辽宁省航发材料摩擦学重点实验室开放基金（LKLAMTF202306）