于琦，张永乾，万磊

(洛阳轴研科技股份有限公司，河南 洛阳 471039)

陶瓷材料与轴承钢材料相比具有质量轻、强度高、耐腐蚀等特性，用陶瓷材料制成的滚动体可以使离心力降低，能有效提高轴承性能。目前，以氮化硅(Si3N4)材料为代表的陶瓷球轴承已广泛应用于航空、航天、高速电主轴等众多领域，具有广泛的市场前景。

Si3N4是强共价键化合物，氮原子和硅原子的自扩散系数低，致密化所需的体积扩散及晶界扩散速度、烧结驱动力小，可烧结性差[1-2]。在制备过程中易产生各种缺陷，从而降低材料性能，限制了Si3N4陶瓷球轴承的使用。目前国内通常采用气氛压力烧结制备Si3N4陶瓷球，其烧结机理为液相烧结，晶粒通过溶解、析出、再结晶从而达到致密。因烧结驱动力小，通常Si3N4陶瓷球烧结温度不低于1 700 ℃，同时为防止高温下氮化硅分解，采用氮气(N2)做为加压介质以抑制其分解。本试验采用气氛压力烧结的方法，研究烧结温度对Si3N4陶瓷球密度、压碎载荷比、孔隙度、硬度和断裂韧性等性能的影响。

1 试验方法

试验使用国产Si3N4粉末(粒径D50=0.38 μm)，其成分见表1。

表1 Si3N4粉末成分(质量分数) %

烧结助剂为氧化铝(Al2O3)和氧化钇(Y2O3)。按照配比将Si3N4和烧结助剂Al2O3、Y2O3加入球磨机中，以酒精为介质，使用Si3N4磨介球研磨混合。将磨好的混合料经喷雾干燥制粒、自动压制、冷等静压后，制成直径为6.35 mm的陶瓷球毛坯。将所得到的陶瓷球毛坯放入气氛压力烧结炉中，分别在1 710，1 740，1 770，1 790和1 810 ℃下保温3 h，进行气氛压力烧结并利用氮气(N2)气氛保护。

2 结果与讨论

2.1 烧结温度对Si3N4陶瓷球密度的影响

密度是Si3N4陶瓷球最重要的表征之一。……