作為近年來(lái)最受關(guān)注的心材料領(lǐng)域之一，先進(jìn)陶瓷是憑借著多項(xiàng)優(yōu)異特性在社會(huì)中發(fā)揮著重要的作用。其中，氮化硅（Si3N4）因具有高抗彎強(qiáng)度、高斷裂韌性、良好的蠕變性、高硬度和高耐磨性等優(yōu)異特性，被譽(yù)為是結(jié)構(gòu)陶瓷家族中綜合性能最為優(yōu)良的一類。

目前新能源汽車產(chǎn)業(yè)作為一個(gè)體量快速增長(zhǎng)、技術(shù)持續(xù)革新的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，對(duì)汽車陶瓷零部件的需求在快速上升，氮化硅在其中也飾演著多個(gè)重要角色。

氮化硅陶瓷球

軸承是一切旋轉(zhuǎn)機(jī)械的靈魂，被稱為機(jī)械工業(yè)的“芯片”。其主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，降低其運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度。

氮化硅材料的密度大約為軸承鋼的42%，彈性模量高達(dá)320GPa，抗拉強(qiáng)度1600MPa，抗壓強(qiáng)度高達(dá)3600MPa，900℃以下力學(xué)性質(zhì)幾乎不變，因此是滾動(dòng)軸承滾動(dòng)體的理想材料之一。目前，以氮化硅球作為滾動(dòng)體的軸承已是世界上研究最熱門、性能異、應(yīng)用最廣泛的高端陶瓷軸承。

新能源汽車中之所以需要使用氮化硅軸承，有以下幾個(gè)原因：

①電機(jī)軸承相比傳統(tǒng)軸承轉(zhuǎn)速高，需要密度更低、相對(duì)更耐磨的材料；

②由于電機(jī)的交變電流引起周圍電磁場(chǎng)變化，需要更好的絕緣性減小軸承放電產(chǎn)生的電腐蝕；

③要求軸承球表面更光滑，較少磨損。陶瓷球具有低密度、高硬度、耐摩擦等特點(diǎn)，適宜高速旋轉(zhuǎn)工況，在高溫強(qiáng)磁高真空等領(lǐng)域，陶瓷球具有不可替代性。

目前在新能源汽車領(lǐng)域，陶瓷軸承取代鋼球軸承已經(jīng)是一種趨勢(shì)——如特斯拉采用的電機(jī)中輸出軸是采用陶瓷軸承，采用NSK設(shè)計(jì)的混合陶瓷軸承，軸承滾珠采用50個(gè)氮化硅球組成；奧迪ATA250電機(jī)位于內(nèi)部的2個(gè)轉(zhuǎn)子軸承采用陶瓷材質(zhì)制成。

制備要點(diǎn)

制備超精密氮化硅陶瓷球，是制造超精密高端氮化硅球軸承的前提。高端陶瓷球一般需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，高精度、長(zhǎng)疲勞壽命、好的表面質(zhì)量。

得益于“熱等靜壓”高溫高壓燒結(jié)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，目前長(zhǎng)疲勞壽命陶瓷球毛坯的氮化硅毛坯球的制備技術(shù)已取得突破。但為保證氮化硅球的超精密大規(guī)模生產(chǎn)，還需注意以下幾點(diǎn)：

①氮化硅球表面實(shí)現(xiàn)等概率磨削加工，亦即保證球面上每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都有相同的研磨概率；

②磨削效率具有自動(dòng)尺寸選擇性，亦即大球或者長(zhǎng)軸方向自動(dòng)實(shí)現(xiàn)優(yōu)先磨削；

③研磨技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化低成本生產(chǎn)。