NO313135B1 - Silisiumnitrid-lagerkule med lang utmattingslevetid - Google Patents
Silisiumnitrid-lagerkule med lang utmattingslevetid Download PDFInfo
- Publication number
- NO313135B1 NO313135B1 NO19963953A NO963953A NO313135B1 NO 313135 B1 NO313135 B1 NO 313135B1 NO 19963953 A NO19963953 A NO 19963953A NO 963953 A NO963953 A NO 963953A NO 313135 B1 NO313135 B1 NO 313135B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- silicon nitride
- bearing ball
- weight
- present
- grain boundary
- Prior art date
Links
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 title claims description 31
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical group N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 29
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 11
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 9
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 17
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 8
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 3
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 3
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 3
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 2
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002274 Nalgene Polymers 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007545 Vickers hardness test Methods 0.000 description 1
- 229910017878 a-Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 but not limited to Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000009694 cold isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000009770 conventional sintering Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000009295 crossflow filtration Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- 238000001272 pressureless sintering Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000007569 slipcasting Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000003805 vibration mixing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
- C04B35/593—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride obtained by pressure sintering
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Rolling Contact Bearings (AREA)
Description
Avanserte strukturelle keramiske materialer har fatt øket oppmerksomhet innen industrien på grunn av sine overlegne kvaliteter angående ytelser. Disse kvaliteter, slik som overlegen styrke ved høy temperatur, høy seighet og bestandighet mot termisk sjokk og oksidering, danner grunnlaget for deres potensielle anvendelse innen et utall av anvendelsesområder.
I U.S. patent nr. 4935388 (Lucek) foreslås at påliteligheten til et keram-isk materiale kan korreleres med dets romlige homogenitet, og at slik homogenitet kan karakteriseres ved nivået av optiske uregelmessigheter som fremvises av materialet. Særlig angir Lucek at påliteligheten til silisiumnitrid forbedres vesentlig når materialet er romlig homogent, dvs. uten optiske uregelmessigheter større enn 70 /xm. Lucek foreslår at de optiske uregelmessigheter ovenfor betegner et antall inhomogene fenomener, innbefattende, men ikke begrenset til, områder med porøsitet, områder med forurensninger av materialer som jern, og områder med mikrosprekker. Silisium-nitridkeramene beskrevet av Lucek, hvilke inneholder omtrent 1 vekt% MgO som hjelp ved sintring, har en utmattingslevetid ved rullekontakt ("RCF-levetid") definert ved en L10-verdi på minst fire millioner spenningssykler ved ASTM-test STP 771 med 6,9 GPa påført kontaktspenning. Selv om denne RCF-levetid er en av de høyest kjente, bibeholdes det kommersielle ønske om silisiumnitridmaterialer med forbedret RCF-levetid.
Således er målet med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et silisiumnitirdmateriale med en overlegen RCF-levetid.
O ppsummering av den foreli<g>gende oppfinnelse
I henhold til den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en lagerkule som er særpreget ved at den består av: a) en krystallinsk fase av silisiumnitrid, som utgjør minst 94 vekt% av lagerkulen, og b) én enkel korngrensefase som i det vesentlige består av Mg, Al, Si og
O,
hvor korngrensefasen i det vesentlige består av: mellom 1 og 2 vekt% av lagerkulen er Mg, som magnesia; mellom 0,2 og 1,0 vekt% av lagerkulen er Al, som alumina; mellom 2 og 4 vekt% av lagerkulen er Si, som silika; og oksygen,
kjennetegnet ved en L10-verdi på i det minste 50 millioner spenningssykler ved ASTM-test 771 med 6,9 GPa påført kontaktspenning.
Nærmere beskrivelse av den foreliggende oppfinnelse:
Det er uventet funnet at tilsats av mellom 0,20 vekt% og 1,0 vekt% alumina til et usintret legeme bestående i det vesentlige av silisiumnitrid og omkring 1 vekt% MgO resulterer i et keram med en uventet høy RCF-levetid.
Uten ønske om å være bundet til noen teori antas at det under sintring av de konvensjonelle silisiumnitridkeramer ifølge Lucek, ved likevekt dannes minst to ikke-blandb|are væskefaser, mellom MgO-sintringshjelpemidlet og de 3 % silika (til stede i silisiumnitridpulver som urenhet), resulterende i det minste i to korngrense-faser i det sintrede legeme. Denne ikke-uniforme korngrensefase nedbryter sann-synligvis styrken, seigheten og RCF-levetiden til keramet. Aluminatilsatsen ifølge foreliggende oppfinnelse antas å tilveiebringe en enkel MgO-Si02-Al203-fase ved likevekt, resulterende i en enkel korngrensefase i henhold til et fasediagram. Dette resulterer følgelig i mer uniforme og gunstige egenskaper.
Silisiumnitridkeramet ifølge foreliggende oppfinnelse kan fremstilles av typiske materialer og med konvensjonelle fremstillingstrinn. I foretrukne utførelses-former er keramet fremstilt av et silisiumnitridpulver eller et utgangsmateriale for dette. Dersom keramet fremstilles av et silisiumnitridpulver kan hvilket som helst typisk silisiumnitridpulver anvendes. Silisiumnitrid omfatter typisk minst 94 vekt% av keramet ifølge foreliggende oppfinnelse, fortrinnsvis mellom 97 og 98,5 vekt%.
I foretrukne utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse anvendes magnesia og alumina som sintringshjelpemidler. Magnesia tilsettes i mengder fra 1,0
i
vekt% til 2,0 vekt%, fortrinnsvis mellom 1,0 og 1,6 vekt% av det sintrede keram. Mest foretrukket tilsettes 1 vekt% MgO med en renhet høyere enn 99 % og en midlere partikkelstørrelse mindre enn 1 /mi. Tilsvarende kan alumina tilsettes i mengder fra 0,20 vekt% til 1,0 vekt%, mer foretrukket mellom 0,4 og 0,6 vekt% av det sintrede keram. Mest foretrukket tilsettes 0,47 vekt% AI2O3 med en renhet høyere enn 99 % og en midlere partikkelstørrelse mindre enn 1 pim.
Silika kan være til stede i silisiumnitridpulveret som en urenhet helt fra begynnelsen. Som et resultat kan silisium være til stede i korngrensefasen av det sintrede keram i en mengde på mellom 2 og 4 vekt%, fortrinnsvis mellom 2 og 3 vekt% av keramet, i form av silika.
Silisiumnitridet og de pulverformede sintringshjelpemidler kan blandes ved hvilken som helst kjent blandefremgangsmåte, innbefattende, men ikke begrenset til, kuleblanding og gnideblanding. Ved foretrukne utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse foretrekkes vibrasjonsblanding.
Dersom det formes et usintret legeme så kan dette utføres ved en hvilken som helst typisk fremgangsmåte anvendt innen kjent teknikk. Disse fremgangsmåter innbefatter glidestøping, sprøytestøping, frysestøping og kald isostatisk pressing. Ved foretrukne utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse blir pulverne ifølge den foreliggende oppfinnelse isostatisk kaldpresset.
Sintringssyklusen ifølge den foreliggende oppfinnelse kan innbefatte hvilken som helst konvensjonell sintringsprosess, innbefattende trykkløs sintring, gasstrykksintring, varmpressing og isostatisk varmpressing med glassanvendelse ("glassinnkapslet hipping"). Ved foretrukne utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse anvendes de glassinnkapslede hippingprosesser som beskrives i US-patentskrifter nr. 4446100 og 4339271. Det foretrekkes videre at utførelsesformer hvor det anvendes fremgangsmåter ifølge US-patentskrifter nr. 4446110 og 4339271 utføres med meget høy pakningseffektivitet, eksempelvis med deler som berører hverandre.
Eksempel I
Silisiumnitridpulver med følgende kjennetegn ble anvendt som pulver i dette eksempel: over 90 vekt% a-Si3N4, under 2 vekt% totalinnhold oksygen, under 0,1 vekt% kalsium, ca. 0,03 vekt% jern, ca. 0,05 vekt% aluminium og med et overflateareal på 5-9 m lg.
Ca. 98 vektdeler av dette pulver ble kombinert med ca. 1,33 vektdeler av et magnesiumkarbonat av reagenskvalitet og ca. 0,47 vektdeler alumina og isopro-panol for å danne en oppslemming med 45 % fast stoff. Oppslemmingen ble simultant blandet og kvernet i en vibrasjonsblander med Si3N4 som kvernemedium. Det slut-telige overflateareal ble 10-14 m lg. Den resulterende oppslemming ble ført gjennom en 20 fim sikt og en magnetseparator. Oppslemmingen ble konsentrert til 65 % fast stoff ved tverrstrømsfiltrering. Deretter ble PVP (polyvinylpyrrolidon) tilsatt til oppslemmingen i en mengde på omtrent 1,25 vekt% av pulveret. Oppslemmingen ble deretter tørket i en eksplosjonssikker forstøvningstørker. Det tørkede pulver ble deretter ført gjennom en 0,60 mm nalgensikt. Alle operasjoner ovenfor ble utført i et renrom av klasse 1000 beregnet for silisiumnitridbearbeiding. Det tørkede agglo-mererte pulver ble isostatisk kaldpresset med 20,7 MPa til sylindre og bearbeidet til stenger med en diameter på omtrent 13,2 mm og en lengde på omtrent 96,5 mm. De pressede pulveremner ble deretter luftoppvarmet til 600 °C for å fjerne PVP. Prøvene ble deretter innkapslet i et glassmedium og isostatisk varmpresset med 20,7 MPa trykk i ca. 1 time ved ca. 1790 °C.
Eksempler II og III
Fremgangsmåten ovenfor ble gjentatt i det vesentlige likt, bortsett fra at 6,35 mm kuler og 3 x 4 x 50 mm nedbøyningsstaver ble fremstilt.
De resulterende keramer ble hardhetsprøvet. Hardhetsinntrykk med Vickers diamantpyramide fra 10 kg laster ble bestemt. Den midlere hardhet ble funnet å være omkring 15,2 GPa. Til sammenligning har NBD-200, et 1 vekt%-ig MgO silisiumnitrid-lagermateriale fremstilt av Norton Company, Worcester, MA, USA, en hardhet på 15-15,6 GPa.
Bruddseighet ble bestemt ved brudd av 4-punkts bøyeprøver på 3 x 4 x 50 mm inneholdende et Vickers-inntrykk (10 kg last) på strekkspenningsflatene innenfor den indre spennvidde, med en krysshodehastighet på omtrent 0,5 mm/min, i henhold til prosedyrer beskrevet av P. Chantikul et al. i "A Critical Evaluation of Indentation Techniques for Measuring Fracture Toughness II: Strength Methods", J. Am. Ceram. Soc. 64(9), sider 539-544 (1981). Den midlere seighet for keramene ifølge foreliggende oppfinnelse ble omtrent 5,6 MPam</2>. Til sammenligning har NBD-200 en bruddseighet på omtrent 5-5,8 MPam'</2>.
4-punkts-nedbøyningsstyrken til keramene ifølge den foreliggende oppfinnelse ble også bestemt. B-prøver av type 3x4x50 mm ble testet i en prøvejigg med 40 mm ytre spennvidde og 20 mm indre spennvidde (ASTM Cl 161-90). Den midlere nedbisyningsstyrke ble bestemt til å være omtrent 950 MPa. Til sammenligning har NBD-200 en nedbøyningsstyrke på 700-850 MPa.
Strekkfasthet ble også analysert med strekkprøvningsprosedyren ASCERA. Denne prosedyre er beskrevet i Brit. Ceram. Trans J., 89, 21-23, 1990. Strekkfastheten ifølge den foreliggende oppfinnelse ble funnet å være omtrent 475 MPa. Til sammenligning har NBD-200 en strekkfasthet på omtrent 400 MPa.
Stavene fremstilt i Eksempel II ble utsatt for rullekontaktutmattings-(RCF)-prøvning, nærmere bestemt den akselererte lagertesrprøvning beskrevet i ASTM-STP 771. Ved denne prøvningsmetode påføres kontakttrykk høyere enn det som normalt forefinnes i drift for å akselerere utmattingshavari av testmaterialet. Ved testen anvendes statistisk analyse av data fra mange testprøver, og resultatene rap-porteres normalt i form av en variabel Lx, hvilken betegner antall spenningssykler som medfører havari i X % av prøvene testet ved et gitt spenningsnivå. Ved utførelse av RCF-testen for den foreliggende oppfinnelse ble tre slavekuler, som var fremstilt av AISI 52100 stål, pålastet mot en stav bestående av silisiumnitridet ifølge den foreliggende oppfinnelse med en midlere kontaktspenning på 6,9 GPa. Staven ble rotert med 3600 r/min med en elektrisk motor. Både slavekulene og staven ble smurt med smøreolje påført med en dråpetilsetter med en hastighet på ca. 8 dråper pr. minutt. Testen frembragte periferiske utmattingsspor, omtrent 2,54 mm brede, i staven. Silisiumnitridet ifølge foreliggende oppfinnelse fremviste normale havari-mekanismer og jevn slitasje. Av de 24 staver ifølge foreliggende oppfinnelse som ble RCF-prøvet, feilet den første ved omtrent 54 millioner sykler. Dersom en Weibullhelning på omtrent 0,74 antas (dvs. det antas at foreliggende oppfinnelse har samme havarimekanisme som NBD-200) fremtrer en L10-verdi på omtrent 80 millioner sykler for den foreliggende oppfinnelse. Til sammenligning har NBD-200 en L10 RCF-levetid på 4 millioner sykler.
De mekaniske egenskaper ifølge den foreliggende oppfinnelse, som eksemplifisert ved Eksemplene I-III, er oppsummert i Tabell 1 sammen med sammen-ligningsverdier for silisiumnitridkeram NBD-200.
Silisiumnitridet ifølge foreliggende oppfinnelse kan anvendes på flere konvensjonelle anvendelsesområder for keramer, innbefattende, men ikke begrenset til, kulelagre, rullelagre, glidelagre og andre konstruksjonsområder eller slitasje-områder.
Claims (6)
1. Sintret silisiumnitrid-lagerkule,
karakterisert ved at den består av: a) en krystallinsk fase av silisiumnitrid, som utgjør minst 94 vekt% av lagerkulen, og b) én enkel korngrensefase som i det vesentlige består av Mg, Al, Si og O,
hvor korngrensefasen i det vesentlige består av: mellom 1 og 2 vekt% av lagerkulen er Mg, som magnesia; mellom 0,2 og 1,0 vekt% av lagerkulen er Al, som alumina; mellom 2 og 4 vekt% av lagerkulen er Si, som silika; og oksygen,
kjennetegnet ved en L10-verdi på i det minste 50 millioner spenningssykler ved ASTM-test 771 med 6,9 GPa påført kontaktspenning.
2. Sintret silisiumnitrid-lagerkule ifølge krav 1,
karakterisert ved at Al-bestanddelen av korngrensefasen utgjør mellom 0,3 og 0,6 vekt% av lagerkulen, i form av alumina.
3. Sintret silisiumnitrid-lagerkule ifølge krav 1,
karakterisert ved at Si-bestanddelen av korngrensefasen utgjør mellom 2,0 og 3,0 vekt% av lagerkulen, i form av silika.
4. Sintret silisiumnitrid-lagerkule ifølge krav 1,
karakterisert ved at den har en LI 0-verdi på minst 60 millioner sykler.
5. Sintret silisiumnitrid-lagerkule ifølge krav 1,
karakterisert ved at den har en L10-verdi på minst 70 millioner sykler.
6. Sintret silisiumnitrid-lagerkule ifølge krav 1,
karakterisert ved at den har en nedbøyningsstyrke på minst 950 MPa.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/215,834 US5508241A (en) | 1994-03-22 | 1994-03-22 | Silicon nitride bearing ball having a high rolling contact fatigue life |
| PCT/US1995/003187 WO1995025703A1 (en) | 1994-03-22 | 1995-03-17 | Silicon nitride bearing ball having high fatigue life |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO963953L NO963953L (no) | 1996-09-20 |
| NO963953D0 NO963953D0 (no) | 1996-09-20 |
| NO313135B1 true NO313135B1 (no) | 2002-08-19 |
Family
ID=22804594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO19963953A NO313135B1 (no) | 1994-03-22 | 1996-09-20 | Silisiumnitrid-lagerkule med lang utmattingslevetid |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5508241A (no) |
| EP (1) | EP0751918B1 (no) |
| JP (1) | JP2756189B2 (no) |
| KR (1) | KR100186855B1 (no) |
| CN (1) | CN1078875C (no) |
| CA (1) | CA2185131C (no) |
| DE (1) | DE69500961T2 (no) |
| NO (1) | NO313135B1 (no) |
| WO (1) | WO1995025703A1 (no) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0925171A (ja) * | 1995-07-11 | 1997-01-28 | Ngk Insulators Ltd | 成形用造粒粉体及びその製造方法並びに当該粉体を用いて作製された窒化珪素焼結体 |
| DE19746008A1 (de) * | 1997-10-20 | 1999-04-22 | Bayer Ag | Sinteradditive und Si02-enthaltende Siliciumnitridwerkstoffe, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung |
| JP4301623B2 (ja) * | 1999-03-26 | 2009-07-22 | 株式会社東芝 | 耐摩耗部材 |
| JP4642956B2 (ja) * | 1999-12-28 | 2011-03-02 | 株式会社東芝 | ベアリングボール、ベアリング、およびベアリングボールの製造方法 |
| US6505974B2 (en) | 2001-05-02 | 2003-01-14 | Honeywell International, Inc. | Ceramic ball bearings and assembly |
| ITRM20010725A1 (it) * | 2001-12-11 | 2003-06-11 | Umbra Cuscinetti Spa | Vite a circolazione di sfere a lunga durata e ridotta rumorosita'. |
| DE10235965B3 (de) * | 2002-08-06 | 2004-04-15 | H. C. Starck Ceramics Gmbh & Co. Kg | Keramischer Werkstoff hoher Stoßfestigkeit, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung |
| CN102052068B (zh) | 2009-11-11 | 2013-04-24 | 西安通源石油科技股份有限公司 | 油气井复合压裂射孔方法及装置 |
| US9027667B2 (en) | 2009-11-11 | 2015-05-12 | Tong Oil Tools Co. Ltd. | Structure for gunpowder charge in combined fracturing perforation device |
| CN102094613A (zh) | 2010-12-29 | 2011-06-15 | 西安通源石油科技股份有限公司 | 携带支撑剂的复合射孔方法及装置 |
| DE102011006296A1 (de) * | 2011-03-29 | 2012-10-04 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Wälzlager |
| CN102410006B (zh) | 2011-12-15 | 2014-05-07 | 西安通源石油科技股份有限公司 | 多级复合射孔装置的火药装药结构 |
| US9297242B2 (en) | 2011-12-15 | 2016-03-29 | Tong Oil Tools Co., Ltd. | Structure for gunpowder charge in multi-frac composite perforating device |
| CN105315010A (zh) * | 2014-06-06 | 2016-02-10 | 上海材料研究所 | 一种疲劳性能优越的氮化硅滚动元件及其制造方法 |
| CN105319222A (zh) * | 2014-06-06 | 2016-02-10 | 上海材料研究所 | 一种基于晶界相评价氮化硅滚动接触疲劳性能的方法 |
| CN104728271A (zh) * | 2015-02-13 | 2015-06-24 | 佛山市新战略知识产权文化有限公司 | 一种陶瓷轴承滚动体及其制备方法 |
| CN112028637A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-12-04 | 中材高新氮化物陶瓷有限公司 | 一种航空轴承用高可靠性长寿命氮化硅陶瓷球的制备方法 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3836374A (en) * | 1972-01-20 | 1974-09-17 | Norton Co | Hot pressed silicon nitride |
| JPS59184770A (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-20 | 日本碍子株式会社 | 窒化珪素焼結体およびその製造法 |
| JPS6172684A (ja) * | 1984-09-18 | 1986-04-14 | 株式会社東芝 | 高強度・高耐摩耗摺動部材およびその製造方法 |
| EP0175041B1 (en) * | 1984-09-19 | 1988-12-07 | Battelle Memorial Institute | Silicon nitride sintered bodies and a method for their production |
| JPS6191067A (ja) * | 1984-10-10 | 1986-05-09 | 株式会社東芝 | 摺動部材 |
| US4935388A (en) * | 1985-04-29 | 1990-06-19 | Norton Company | Rolling contact bearings, material for bearing surfaces, and process therefor |
| DE3528934A1 (de) * | 1985-08-13 | 1987-02-26 | Feldmuehle Ag | Gleitelement aus keramischem werkstoff |
| JPH0774103B2 (ja) * | 1986-12-27 | 1995-08-09 | 日本碍子株式会社 | 高硬度窒化珪素焼結体 |
| JP2512061B2 (ja) * | 1987-11-26 | 1996-07-03 | 日本碍子株式会社 | 均質窒化珪素焼結体およびその製造方法 |
| JP2524201B2 (ja) * | 1988-08-22 | 1996-08-14 | 日本特殊陶業株式会社 | 窒化珪素質焼結体及びその製造方法 |
| JP2755702B2 (ja) * | 1989-07-27 | 1998-05-25 | 株式会社東芝 | 耐摩耗性部材 |
| US5217931A (en) * | 1990-01-30 | 1993-06-08 | Mazda Motor Corporation | Ceramic sliding member and method of manufacturing the same |
| US5173458A (en) * | 1990-12-28 | 1992-12-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Silicon nitride sintered body and process for producing the same |
| JP2855243B2 (ja) * | 1991-12-05 | 1999-02-10 | 日本特殊陶業株式会社 | 耐摩耗性の優れた窒化珪素質焼結体 |
| US5376602A (en) * | 1993-12-23 | 1994-12-27 | The Dow Chemical Company | Low temperature, pressureless sintering of silicon nitride |
-
1994
- 1994-03-22 US US08/215,834 patent/US5508241A/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-03-17 KR KR1019960705201A patent/KR100186855B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-03-17 DE DE69500961T patent/DE69500961T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-03-17 CA CA002185131A patent/CA2185131C/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-03-17 CN CN95192160A patent/CN1078875C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1995-03-17 JP JP7524694A patent/JP2756189B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1995-03-17 WO PCT/US1995/003187 patent/WO1995025703A1/en active IP Right Grant
- 1995-03-17 EP EP95914038A patent/EP0751918B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-09-20 NO NO19963953A patent/NO313135B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2756189B2 (ja) | 1998-05-25 |
| DE69500961D1 (de) | 1997-12-04 |
| CA2185131A1 (en) | 1995-09-28 |
| CN1078875C (zh) | 2002-02-06 |
| EP0751918B1 (en) | 1997-10-29 |
| KR100186855B1 (ko) | 1999-04-15 |
| EP0751918A1 (en) | 1997-01-08 |
| NO963953L (no) | 1996-09-20 |
| DE69500961T2 (de) | 1998-06-10 |
| CA2185131C (en) | 2001-03-06 |
| US5508241A (en) | 1996-04-16 |
| NO963953D0 (no) | 1996-09-20 |
| JPH09506155A (ja) | 1997-06-17 |
| CN1143944A (zh) | 1997-02-26 |
| MX9604257A (es) | 1997-12-31 |
| WO1995025703A1 (en) | 1995-09-28 |
| KR970701681A (ko) | 1997-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NO313135B1 (no) | Silisiumnitrid-lagerkule med lang utmattingslevetid | |
| Tanaka et al. | Hot isostatic press sintering and properties of silicon nitride without additives | |
| Baskaran et al. | Fibrous monolithic ceramics: II, flexural strength and fracture behavior of the silicon carbide/graphite system | |
| EP0311264B1 (en) | Ceramic cutting tool inserts and production thereof | |
| Diaz et al. | Comparison of mechanical properties of silicon nitrides with controlled porosities produced by different fabrication routes | |
| Sathyamoorthy et al. | Damage‐Resistant SiC–AlN Layered Composites with Surface Compressive Stresses | |
| US5518673A (en) | Silicon nitride ceramic having high fatigue life and high toughness | |
| US5100847A (en) | Super tough monolithic silicon nitride | |
| JPS6018620A (ja) | ベアリング用ボ−ル | |
| CA2495998C (en) | Highly shock-resistant ceramic material | |
| Jun et al. | Preliminary study of the crack healing and strength recovery of Al2O3‐matrix composites | |
| She et al. | Reaction‐Bonded Three‐Layer Alumina‐Based Composites with Improved Damage Resistance | |
| Govila | Fracture phenomenology of a sintered silicon nitride containing oxide additives | |
| US5053370A (en) | Aluminum oxide ceramics having improved mechanical properties | |
| Ono et al. | Hot-pressing of TiC-graphite composite materials | |
| CHAY et al. | Microstructure and Room‐Temperature Mechanical Properties of Hot‐Pressed Magnesium Aluminate as Described by Quadratic Multivariable Analysis | |
| EP0454780B1 (en) | Super tough monolithic silicon nitride | |
| Ekström et al. | O′-sialon ceramics prepared by hot isostatic pressing | |
| US5503926A (en) | Hipped silicon nitride having a reduced reaction layer | |
| US5324693A (en) | Ceramic composites and process for manufacturing the same | |
| Xue et al. | A New SiC‐Whisker‐Reinforced Lithium Aluminosilicate Composite | |
| MXPA96004257A (en) | Silicon nitride ball for bearing that has high life to the fat | |
| Zhang et al. | Fracture Toughness of Spray‐Dried Powder Compacts | |
| Lutz et al. | Stress–Strain Behavior of Duplex Ceramics: I, Observations | |
| Beranič Klopčič et al. | The preparation and properties of functionally graded alumina/zirconia-toughened alumina (zta) ceramics for biomedical applications |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |