航天軸承的材料選擇對于確保其在極端環境下的性能至關重要。這些材料需要具備高強度、高耐磨性、高耐腐蝕性以及良好的耐高溫性能。以下是一些常見的航天軸承材料:
1. 耐熱鋼
M50(AMS 6191):這是一種在航空航天工業中廣泛應用的工具鋼,具有在高溫和低溫下都很高的硬度和抗壓強度,以及優秀的熱硬性和滾動疲勞性能。它可以承受高達316℃的工作溫度,在500℃時硬度仍能保持在較高水平。
M50NiL:在M50基礎上發展而來,添加了鎳并降低了碳含量,是一種表面滲碳鋼,具有更高的強度和韌性,適用于更嚴苛的工作環境。
32CrMoV13(AMS 6481):這是一種深氮化鋼,適用于渦輪發動機,能夠適應高溫高速運轉。
Pyrowear 675(AMS 5930):滲碳馬氏體不銹鋼,兼具良好的耐腐蝕性、韌性和高溫性能,使用溫度可達400℃。
2. 不銹鋼
AISI 440:如果航天軸承有耐腐蝕性要求,AISI 440是一個不錯的選擇,它具有較高的耐腐蝕性和硬度。
3. 軸承鋼
SAE 52100:這是常見的軸承鋼材料,具有出色的機械性能和較低的成本,但在高溫環境下硬度會下降。
高碳鉻軸承鋼(如GCr15和GCr15SiMn):這些材料用于制造軸承套圈和滾動體,具有較高的硬度和耐磨性,適用于一般工作溫度范圍。
4. 特殊材料
碳化鈦涂層鋼:通過在鋼表面涂覆碳化鈦,可以顯著提高材料的耐高溫、耐磨和耐腐蝕性能。
陶瓷材料:雖然制造成本較高且難以制造成復雜的幾何形狀,但陶瓷材料具有極高的硬度和化學穩定性,適用于極端條件下的航天軸承。
60NiTi合金:近期NASA的研究發現這種合金可以滿足硬度大、耐腐蝕、彈性模量低和良好的摩擦學性能等要求,成為航天軸承的候選新材料。
5. 保持架材料
鋼質保持架:如低碳鋼板沖壓浪形、筐形、盒形等,適用于一般工作環境。
有色金屬:如硅青銅和鋁材,用于高溫條件下的實體保持架。
工程塑料:如增強尼龍66和聚四氟乙烯,具有一定的耐腐蝕性和自潤滑性能,但需注意其“老化”問題。
綜上所述,航天軸承的材料選擇多種多樣,具體取決于軸承的使用環境、工作條件和性能要求。在實際應用中,通常會根據具體需求進行材料的選擇和優化設計。
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