西北工业大学付志强获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种陶瓷复合材料轴承及其制备方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116006583B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310061007.3,技术领域涉及:F16C33/58;该发明授权一种陶瓷复合材料轴承及其制备方法是由付志强;穆阳阳;陈翔;刘持栋;成来飞设计研发完成,并于2023-01-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种陶瓷复合材料轴承及其制备方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种陶瓷复合材料轴承及其制备方法,轴承的内外环为连续纤维增强的陶瓷复合材料一体化设计与制备,采用编织纤维布缠绕至外环和内环模具外表面得到预制体,在纤维预制体的表面依次沉积界面层和陶瓷基体。通过轴承内外环和陶瓷滚子的热、物理相容性匹配设计,获得了耐高温、高韧性、高耐磨等综合性能的陶瓷复合材料轴承。轴承结构简单,无需支撑架、防尘盖和润滑脂等附件。本发明还公开了上述轴承的制备方法。采用本制备方法可以实现较大尺寸陶瓷轴承的制备,并可显著提升轴承在高温、复杂载荷环境下的抗冲击能力。
本发明授权一种陶瓷复合材料轴承及其制备方法在权利要求书中公布了:1.一种陶瓷复合材料轴承的制备方法,其特征在于:该轴承内环4和外环1采用连续纤维增强的陶瓷复合材料,且内环4外侧和外环1的内测设有沟槽的环形件;两个沟槽合为一体且内设有滚子2;所述滚子2采用块体纯陶瓷材料;所述轴承内环和外环为一体化结构;所述轴承内环4的侧边设有内环填装口3,外环1的侧边设有外环填装口5,两个填装口形成一个装填滚子2的圆形孔洞; 该方法包括: 步骤1、模具设计与制造:采用电极石墨或高强石墨,按照轴承的外环的内型面加工出圆柱形的模具坯料,按照轴承的内环的内型面加工出圆柱形的模具坯料; 将模具坯料芯部加工去除,形成壁厚为2-5mm的圆筒; 沿圆柱面的法向加工直径为3-8mm通气孔,通气孔间距为12-30mm,制得外环和外环的模具; 步骤2、连续纤维预制体制备:将编织纤维布缠绕至外环模具外表面,将编织纤维布缠绕至内环模具外表面,并采用碳纤维或碳化硅纤维作为缝合线,对缠绕在内型模具上的编织纤维布进行缝合,制得外环和内环预制体; 步骤3、纤维预制体致密化与加工:采用化学气相沉积法,在纤维预制体的表面依次沉积界面层和陶瓷基体,然后将模具去除;加工至设计尺寸,得到陶瓷复合材料内环和外环; 所述界面层厚度为100-600nm; 所述界面层材料是热解碳或氮化硼; 所述陶瓷基体为碳化硅或氮化硅; 步骤4、沟槽抛光:采用金刚石磨头对内环和外环的沟槽进行磨削加工,磨削加工时,在磨头和沟槽表面涂敷金刚石研磨膏,分别进行粗抛、半精抛和精抛加工; 步骤5、轴承装配:将轴承的内外环固定在定心工装上,使得内环和外环同轴,且两端面平齐;调整内外环的周向角度,使得填装口对齐;依次将滚子通过填装口塞入;将装填滚子后的轴承从工装上取下,制得陶瓷复合材料轴承; 所述热解碳界面层的制备过程为:于压力为100-2000Pa条件下,升温至800-1000℃,保温5-8h后,通入丙烯和氢气的混合气体,沉积5-18h后,继续保温1-2h,降温至室温;再在真空条件下,于1800-1950℃热处理20-30h;其中,丙烯和氢气的流量比为1:1-5;循环执行1-3次; 所述氮化硼界面层的制备过程为:于压力为50-1000Pa条件下,升温至600-900℃,保温3-5h后,通入氩气、氢气、氨气和三氯化硼混合气体,沉积5-12h后,继续保温1-2h,降温至室温;其中,氩气、氢气、氨气和三氯化硼的流量比为1:4-6:2-8:2-8;循环执行1-3次; 所述陶瓷基体为碳化硅时,其制备过程为:于压力为200-2000Pa条件下,升温至800-1100℃,保温3-5h后,通入三氯甲基硅烷、氢气和氩气的混合气体,沉积15-25h后,继续保温1-2h,降温至室温;其中,三氯甲基硅烷、氢气和氩气的流量比为1:5-25:10-25;循环执行4-12次; 所述陶瓷基体为氮化硅时,其制备过程为:于压力为200-4000Pa条件下,升温至700-1100℃,保温1-2h后,氢气、氩气、三氯甲基硅烷和氨气的混合气体,沉积10-20h后,继续保温1-2h,降温至室温;其中,氢气、氩气、三氯甲基硅烷和氨气的流量比为1:1:5-50:5-50;循环执行6-10次。
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