Las bolas de nitruro de silicio (Si3N4) muestran un gran potencial en el campo de los rodamientos de alta velocidad, alta precisión y larga duración debido a sus excelentes propiedades, como peso ligero, autolubricación, alto aislamiento, no magnético, alto Módulo elástico y excelente resistencia a la corrosión. Este artículo tiene como objetivo analizar la optimización del proceso de granulación por pulverización de polvo de Si3N4, especialmente el método de granulación por pulverización a presión, con el fin de mejorar la densidad, las propiedades mecánicas y la microestructura de las bolas de Si3N4, a fin de satisfacer la demanda urgente de rodamientos de alto rendimiento. materiales en los campos aeroespacial, automotriz y de generación de energía eólica.
Con el rápido desarrollo de la tecnología industrial, los requisitos en cuanto a las propiedades de los materiales son cada vez más estrictos. Como nuevo tipo de material para rodamientos de alto rendimiento, la bola cerámica Si3N4 se ha convertido en un punto de investigación para mejorar aún más su rendimiento. Entre ellos, la densidad del blanco, como factor clave que afecta el rendimiento final de las bolas de cerámica, está directamente relacionada con el número de microporos y la vida a fatiga de las bolas de cerámica después de la sinterización. Por lo tanto, optimizar el proceso de granulación por pulverización del polvo de Si3N4 para lograr una morfología regular del polvo, una distribución uniforme del tamaño de las partículas y una mayor densidad aparente es una forma eficaz de mejorar el rendimiento de las bolas cerámicas.
Ventajas de rendimiento y campos de aplicación de las bolas de Si3N4
Con sus propiedades físicas y químicas únicas, las bolas cerámicas de Si3N4 muestran ventajas significativas en muchos campos: su baja masa reduce la carga total del sistema de rodamientos y mejora la eficiencia operativa; Las características autolubricantes reducen los requisitos de lubricación y reducen los costos de mantenimiento; Alto aislamiento y no magnético apto para ambientes especiales; El alto módulo elástico y la resistencia a la corrosión garantizan un funcionamiento estable a largo plazo en condiciones extremas. Estas ventajas hacen que las bolas cerámicas de Si3N4 se utilicen ampliamente en sistemas de rodamientos de alta velocidad, alta precisión y larga duración, como husillos de máquinas herramienta, husillos eléctricos, motores de automóviles, motores aeroespaciales y turbinas eólicas.
Efecto del proceso de granulación por pulverización sobre las propiedades de la bola de Si3N4
La importancia de la densidad en blanco
La densidad de la pieza en bruto es un parámetro clave en la preparación de la bola de cerámica, que afecta directamente la densidad y las propiedades de la bola de cerámica después de la sinterización. Aumentar la densidad de la pieza en bruto es útil para reducir la formación de poros en el proceso de sinterización, a fin de mejorar las propiedades mecánicas y la vida útil de las bolas de cerámica.
La relación entre la morfología del polvo granulado pulverizado y la densidad aparente
La granulación por pulverización es uno de los procesos importantes para preparar polvos cerámicos de alta calidad. A través de la granulación por pulverización a presión, la suspensión de Si3N4 se pulveriza en la torre de granulación a alta presión y las gotas se secan rápidamente hasta formar un polvo esférico en el flujo de aire caliente. En este proceso, controlar la tasa de evaporación del disolvente en la superficie de las partículas es la clave para obtener el polvo con una morfología regular y una distribución uniforme del tamaño de las partículas. El polvo esférico regular es beneficioso para aumentar la densidad suelta del polvo y luego mejorar la densidad y uniformidad del blanco.
Estrategia de optimización
1. Optimice la fórmula de la lechada: ajuste la proporción de cada componente en la lechada y el uso de dispersante para reducir la aglomeración y la estratificación de sedimentación y mejorar la uniformidad y estabilidad de la lechada.
2. Control preciso de los parámetros de pulverización, como la presión de pulverización, el diseño de la boquilla, la temperatura del flujo de aire caliente, etc., para optimizar la distribución del tamaño de las partículas y la velocidad de secado de las gotas, para garantizar la regularidad de la morfología del polvo y la mejora de la densidad suelta.
Optimización posterior al tratamiento: el polvo después de la granulación por pulverización se tamiza y clasifica, y las partículas no calificadas se eliminan para mejorar aún más la calidad general del polvo.
3. Análisis de experimentos y resultados
A través de una serie de experimentos, descubrimos que la densidad bruta de las bolas cerámicas de Si3N4 preparadas mediante tecnología optimizada de granulación por pulverización a presión aumentó significativamente y que las bolas cerámicas sinterizadas mostraron una microporosidad más baja, una mayor dureza y una mejor resistencia a la fatiga. El análisis de la microestructura muestra que la estructura del grano de la bola de cerámica es más densa y se mejora la fuerza de unión de la interfaz.
Conclusión y perspectivas
En este artículo, a través de la optimización del proceso de granulación por pulverización de Si3N4, especialmente el estudio en profundidad del método de granulación por pulverización a presión, se han mejorado con éxito la densidad, las propiedades mecánicas y la microestructura de las bolas cerámicas de Si3N4, lo que proporciona una base teórica y soporte técnico para el Preparación de bolas cerámicas de alto rendimiento. En el futuro, con el progreso continuo de la ciencia de materiales y la tecnología de preparación, las bolas cerámicas de Si3N4 mostrarán sus ventajas únicas en campos más avanzados y promoverán el desarrollo sostenible de industrias relacionadas. Al mismo tiempo, una mayor exploración de nuevas tecnologías de granulación por pulverización y la optimización de los parámetros del proceso serán una dirección importante para mejorar el rendimiento de las bolas cerámicas. Optimización del proceso de granulación por pulverización de Si3N4 para mejorar el rendimiento de las bolas cerámicas: ventajas de rendimiento, áreas de aplicación y exploración del proceso
