高温耐磨轴承及其制备方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2024-11-25 15:50:58
本发明公开了一种高温耐磨轴承,包括以高温TiNb合金为基体的轴承外圈、轴承内圈和滚珠,轴承外圈的内壁、轴承内圈的外壁以及滚珠表面都具有原位生成的层状多尺度(TiNb)C耐磨层。本发明还公开了高温耐磨轴承的制备方法,包括将果壳木炭、高纯石墨粉、高纯Na<subgt;2</subgt;CO<subgt;3</subgt;和高纯BaCO<subgt;3</subgt;混合,将TiNb合金按照轴承外圈、轴承内圈和滚珠的既定尺寸进行机械加工,在轴承外圈和轴承内圈的非工作面涂覆防渗碳涂料,然后将滚珠、轴承外圈和轴承内圈与混合粉末一起装入高温炉内进行高温渗碳处理,最后将轴承内圈、滚珠和轴承外圈组装在一起,即制得高温耐磨轴承,该高温耐磨轴承的抗磨损、耐腐蚀和耐高温性能优异。
本发明的一个目的是提供一种高温耐磨轴承,解决了现有轴承在苛刻工况下耐磨性不足和高温性能较低的问题。本发明的另一个目的是提供一种高温耐磨轴承的制备方法。本发明所采用的第一技术方案是一种高温耐磨轴承,包括轴承外圈、轴承内圈和滚珠,轴承外圈、轴承内圈和滚珠都以高温TiNb合金为基体,轴承外圈的内壁、轴承内圈的外壁以及滚珠表面都具有原位生成的层状多尺度(TiNb)C耐磨层。其中,层状多尺度(TiNb)C耐磨层内(TiNb)C的体积分数大于97%。层状多尺度(TiNb)C耐磨层由外层、中间层和内层组成,外层由准纳米级的(TiNb)C颗粒组成,中间层由微米级的(TiNb)C颗粒组成,内层由亚微米级的(TiNb)C颗粒组成。
高温耐磨轴承是一种需要耐高温并同时具有良好耐磨性的轴承。由于特殊工况的要求,需要轴承具有优异的耐高温和抗磨损性能,同时必须具备较低的摩擦系数,以满足轴承的运动摩擦行为。常规金属材料制备的轴承在高温下将发生软化,同时其耐磨性大幅降低,这必然导致轴承的结构性变化,包括外圈、内圈和轴承的结构变形和磨损。轴承在结构上的变化将会导致设备突发性的停机事故,而且轴承的更换相对来说是较大的维修工程,需要较大的时间成本。因此轴承的失效不仅会造成突发的事故损失,同时也将引入巨大的时间成本,总体上造成巨大的经济和时间损失。
另一方面,高温合金材料(镍基、钴基高温合金等)所制备的高温轴承具有较为优异的高温性能,但其耐磨性相对较差,同时其摩擦系数相对较高,不利于轴承的运动行为。因此,寻求更为优异的材料制备高温耐磨轴承,对极端工况下的特殊需求有着极其重要的意义和迫切应用需求。
咸阳职业技术学院创始于1937年,2004年经陕西省人民政府批准,教育部备案,由原陕西省乾县师范学校、彬县师范学校、仪祉农业学校和咸阳市体育运动学校、卫生学校、技工学校等6所学校合并而成,是咸阳市人民政府直属的唯一一所全日制公办普通高等学校。学院为省级示范高职院校、省级“双高计划”建设单位、全国文明单位、全国绿化模范单位、国家节约型公共机构示范单位和中国特色“双高计划”高水平专业群建设单位。全日制在校学生20000多名。
本发明的有益效果是,TiNb合金具有优异的高温强韧性和抗蠕变性能,在其表面原位生成的层状多尺度(TiNb)C耐磨层具有优异的耐高温、抗腐蚀和抗磨损性能,可满足轴承类较低摩擦系数的要求;本发明利用固体渗碳工艺,在用TiNb高温合金制备的轴承外圈内壁、内圈外壁和滚珠表面原位生成高致密、高硬、高耐磨、耐高温、耐腐蚀的层状多尺度(TiNb)C耐磨层,层状多尺度结构具有改善金属碳化物高脆性的作用,进而使得表面(TiNb)C耐磨层不仅表现出超高的耐磨性,同时兼有良好的韧性;同时,原位生成的(TiNb)C耐磨层具有更为优异的异质界面结合强度,改善了耐磨层易于剥落的问题;相较于常规渗碳或渗氮工艺制备的耐磨轴承(表面硬度不超HV 900),本发明高温耐磨轴承表面(TiNb)C耐磨层的硬度不小于HV 2000;同时,表面(TiNb)C耐磨层具有更低的干摩擦系数,(TiNb)C/(TiNb)C干摩擦系数小于0.1,而常规钢/钢干摩擦系数不小于0.3,因而表面(TiNb)C耐磨层的轴承不仅可以大幅提高轴承的耐磨性,同时更低的摩擦系数减小了轴承在运动过程中的摩擦阻力。
技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,希望具备此项技术研发的技术方,能够承接此项目。