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名称:航空发动机所用的几种轴承新材料介绍
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  1.M50NiL轴承钢从1955年到1980年25年间,航空发动机轴承的转速稳固增长,dn值已到达近2.5百万。进入九十年代,航空发动机的高速和高温对滚动轴承提出了更高的要求。然而,现有的轴承钢,纵然是专用的耐高温轴承钢,如M50,18-4-1和14Cr-4Mo家属的种种派生钢种,如CRB-7和GB-42,在明显高于现在发动机轴承的温度下仍能正常事情。但另有一个紧张的制约因素,这便是淬透钢轴承套圈在超高速条件下的易断裂性,这种妨碍产生时很少或根本没有先兆。
 详细介绍
    1.M50NiL轴承钢从1955年到1980年25年间,航空发动机轴承的转速稳固增长,dn值已到达近2.5百万。进入九十年代,航空发动机的高速和高温对滚动轴承提出了更高的要求。然而,现有的轴承钢,纵然是专用的耐高温轴承钢,如M50,18-4-1和14Cr-4Mo家属的种种派生钢种,如CRB-7和GB-42,在明显高于现在发动机轴承的温度下仍能正常事情。但另有一个紧张的制约因素,这便是淬透钢轴承套圈在超高速条件下的易断裂性,这种妨碍产生时很少或根本没有先兆。
    为了找出一种既有M50轴承钢所具有的性能,且断裂性更好的轴承钢,SKF的MRC轴承公司在美国空军的支持下开展了一系列研究事情,最终选择了M50NiL。
    M50NiL除断裂韧性有所提高外,与别的高温淬透轴承质料相比,显微构造和委顿强度也都很好。其缘故原由之一是M50iL中没有大颗粒碳化物,因此,这种钢对碳化物引起的委顿裂纹不敏感。
    只管M50NiL质料的勘探比M50容易,且质料的轧制和锻造更方便,但要想得到所需的理想淬透层、芯部显微构造和肯定的质料特性,必须精确控制淬火和热处理惩罚工艺。为研究M50NiL处理惩罚要领,SKF付出了很大的开心,投入了大量的资金。MRC技能人员认为,议决热处理惩罚可使这种质料在相近滚道外貌处孕育产生渣滓压应力,在高dn值条件下,该应力区可抵消圆周应力的作用,从而提高轴承寿命。接纳SKF相奕控制工艺,可得到较高的压应力,而且淬硬深度比传统工艺高三倍。SKF曾用传统的要领对M50NiL做过热处理惩罚试验,得出的质料断裂韧性值为275~350MPa-m1/2,在轴承传速到达dn=3百万时,具有良好的止裂特性。要提高轴承转速和/或孕育产生更大的外貌缺陷,断裂韧性值就必需靠近700MPa-m1/2。为了提高芯部韧性,SKF开辟了一种工艺,可使热处理惩罚后的M50NiL在不丧失外貌特性的环境下得到一个特定的芯部韧性。SKF研究人员发明,该工艺还可提高残留压应力,从而进一步提高轴承的性能及可靠性。这种工艺包罗将工件从奥氏体化温度冷却到芯部和表层马氏体开始形成的温度之间的一个温度,然后将工件加热到一个较高的温度,并在表层(淬硬层)冷却和相变之前回火芯部。议决选择恰当的芯部回火循环,可将芯部热处理惩罚到所需的韧度和强度,而不会对表层特性有太大的影响。业已证明,根据所选择的芯部回火温度,芯部硬度应控制在30~45HRC。这种芯部韧性曩昔只能在CBS600和Prowear53才气得到,现在KSF的热处理惩罚工艺使具有良好的耐高温性能的M50NiL也具有 宋的芯部韧性。别的,SKF研究人员还发明这种外貌淬硬钢还具有别的一些特点。一是外貌处理惩罚。象渗氮铁(FCN)这样的外貌处理惩罚对M50NiL具有有利的影响,它可在不含碳化物显微构造的外貌孕育产生高压应力区(>1000MPa)。预期这种处理惩罚要领可提高抗腐化性、耐磨性和抗外貌引起委顿的特性。二是可焊接性能。由于M50NiL含碳量低,因此,在必要将轴承与法兰或别的相类似的部件或质料连接起来制造单元轴承和复合布局部件时,可利用这种质料以低沉成本。
    现在,用M50NiL制造的轴承正在天下上12种差别的灰机发动机上举行试验或应用,SKF公司处于天下领先职位地方。
    2.陶瓷质料为灰机提供动力的燃气涡轮发动机效率极高,可使灰机速度到达3马赫以上。发动机主轴轴承的事情条件要求非常高,预计主轴转速要高出30000转/分,轴承最高极限温度约800~900℃。从研究可以看出,在650℃以上的事情温度以利用高温合金质料,要想得到长寿命,盼望迷茫,而陶瓷质料为轴承事情温度提高到明显高于650℃带来了盼望。
    SKF议决研究,选出了一组可以餍足超高温轴承事情要求的高性能陶瓷质料,在1100℃以上高温条件下,这些陶瓷质猜中,有一种性能最佳,这便是已往十年里人们研制出的热压氮化硅或等压氮化硅(Si3N4)。氮化硅之以是是理想的质料,是因为它具有良好的高温强度和硬度,以及有利的强度/重量干系。当润滑充实时,还具有极佳的抗滚动委顿特性。1984年,SKF就在美国用固体润滑剂对该质料举行了500℃以上高温下的长期试验。
    然而,氮化硅也有缺点,此中包罗抗拉强度低,止裂韧性差和热膨胀系数极低等。因此,要制造和应用陶瓷轴承,还必要做大量的研究事情。
    现在,SKF研究人员正在对碳化硅(SiC)、碳化钛(TiC)和氧化氮硅铝(SiAlON)等其他一些陶瓷质料用做球和套圈质料的实用性举行评定,SKF已将碳化硅用于40000转/分的轴承试验。碳化硅作为高温轴承的有利性能是良好的热传导率、热扩散性和抗氧化性以及质料的高纯度(险些不存在因杂质造成的影响),其倒霉因素之一是弹性模数高,约超过跨过热压氮化硅50%,这一点被认为是一个潜在的问题,因为它有孕育产生高赫兹打仗应力的伤害。SKF研究人员曾试图思量过议决调解滚道的曲率近来淘汰这方面的影响,但这样做又会导致摩擦升热的加剧.
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