重载滑动轴承用陶瓷基复合材料

摘要

普通烧结碳化硅(SSic)用于制造泵的滑动轴承已有20多年的历史了，该泵所输送的介质本身就是润滑剂。SSiC的高耐腐蚀、抗磨损性能为其成功应用起到了较大作用。尽管如此，这种材料的脆性失效是一个十分常见的问题，因此这种材料在重载轴承方面的应用受到了限制。相反，在普通陶瓷由于缺乏足够的可靠性而不能使用的情况下，C或Sic纤维增强的Sic基陶瓷复合材料(CMC)具有相当于铸铁的断裂韧性而能够使用。这些CMC复合材料已在空间计划和军事应用中得到了大的发展，还成功地应用于电厂用泵的滑动轴承及管形套泵中。电厂用泵中接近160℃的低粘度水介质本身是润滑剂；在管形套泵中含有耐磨砂粒的水通常当作润滑剂。本工作测试了泵用CMC滑动轴承在可回收的发射器(RLVs)中的低温火箭发动机方面的应用，在这种情况下，机械部件的使用寿命是一个关键问题。水泵中的CMC滑动轴承能够取代目前使用的球形轴承。这种材料的潜在的优点有：较高的刚度和阻尼性能、磨损量少、可靠性增加以及没有速度与直径乘积的限制。在返回式系统中空间飞行器的成员救获器(CRV)中的热铰接用滑动轴承已经在接近真实条件下成功地通过了测试。不久将被用于美国航空航天局(NASA)试验用X38型飞行器的飞行试验中。这种轴承在运行时要面对超过l600℃、50毫巴的气压下的干摩擦工作环境。目前只有C纤维增强的CMC基复合材料才有可能在上述环境中服役。