Roulements en céramique : roulements en zircone et nitrure de silicium
Il existe de nombreux types de roulements en céramique qui offrent de nombreux avantages par rapport aux composants de roulement traditionnels. Deux matériaux céramiques couramment utilisés pour les applications de roulements sont le nitrure de silicium(Si3N4)etzircone (ZrO2).
Nitrure de siliciumest un matériau avec une dureté élevée et un poids relativement léger. Il présente une excellente résistance à l'eau, à l'eau salée et à de nombreux acides et alcalis, et fonctionne bien sur une large plage de températures. Comme un
Par conséquent, il trouve de nombreuses applications dans des industries telles que l'aérospatiale, l'aviation, la fabrication de semi-conducteurs, l'énergie éolienne, la technologie du vide et l'industrie chimique. Par exemple, la NASA a initialement utilisé des roulements en acier pour les pompes à turbine à l'intérieur des navettes spatiales, mais ils se sont avérés insuffisants lorsqu'ils ont été soumis à des charges et à des températures extrêmes. Dans des conditions de fonctionnement aussi extrêmes, les ingénieurs de la NASA ont remplacé les roulements par des roulements en nitrure de silicium, ce qui a démontré des avantages évidents dans les environnements sous vide. Selon le rapport d'analyse de la NASA,Roulements Si3N4duré 40% plus longtemps que les roulements en acier. De plus, dans l'énergie éolienne et l'industrie chimique, les roulements en nitrure de silicium sont privilégiés en raison de leur résistance à la corrosion et de leurs performances à haute température. L'extrême dureté du nitrure de silicium signifie également une plus grande fragilité. fissuration.
Dioxyde de zirconium, communément appelé ZrO2, est un matériau céramique robuste utilisé dans la production de
roulements en céramique. Ces roulements présentent des propriétés de dilatation similaires à celles de l'acier, mais avec un poids 30 % plus léger. Cette caractéristique est avantageuse dans les applications avec des températures plus élevées, car elle permet d'éviter les problèmes d'ajustement de l'arbre et du logement, où la dilatation des roulements pourrait entraîner un désalignement. Bien que communément appeléroulements ZrO2,ils sont en fait composés de ZrO2 stabilisé à l'oxyde d'yttrium. Cet agent stabilisant améliore la résistance du matériau et sa résistance à la rupture à température ambiante. En outre,Roulements ZrO2sont très résistants à l'eau, ce qui les rend bien adaptés aux applications marines où l'équipement est entièrement immergé ou où les roulements en acier traditionnels ne peuvent pas supporter les exigences de charge ou de vitesse.
| Article | Unité | paramètres techniques | |
| Matériel | - | Zircone | Nitrure de silicium |
| Couleur | - | Blanc | Noir |
| Densité | g/cm3 | 5.95-6.05 | ≥3.20 |
| Dureté (HV 0,5) | MPa | 1300 | 1500 |
| Max. Température de travail | ℃ | 850 | 1200 |
| Résistance à la rupture (@RT) | MPa.M1/2 | 7 | 6.2 |
| Résistance à la compression (@RT) | MPa | >720 | 2200 |
| Conductivité thermique (@RT) | W/Mk | 2.2 | 15-20 |
| Coefficient de dilatation thermique (20-1000℃) | 10-6/℃ | 10.3 | 3.0-3.2 |
(Veuillez noter qu'il s'agit d'un tableau de performances simplifié répertoriant certaines caractéristiques communes. En réalité, les performances des roulements sont influencées par plusieurs facteurs, notamment les exigences de conception spécifiques, les conditions de fonctionnement et les environnements d'application. Par conséquent, lors de la sélection de matériaux de roulement appropriés, il est important de tenir compte d'autres facteurs et effectuer des évaluations techniques détaillées.)
En général, l'utilisation de roulements en céramique offre plusieurs avantages, tels qu'une dureté élevée, une légèreté, une résistance à la corrosion et une tolérance aux températures élevées. Ces avantages en font un choix idéal pour des environnements et des applications spécifiques. Cependant, en raison de leur fragilité inhérente et de leur coût plus élevé, une conception et des conditions de fonctionnement appropriées sont essentielles pour garantir la fiabilité et les performances des roulements en céramique.
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