“氮化硅陶瓷球？”吕辰问。
“对。”汤渺叹了口气，“我们用了三个月时间，从粉体合成开始，一步步做到这个程度。可是......”
他站起身，走到墙边的白板前。
白板上画满了复杂的工艺流程图和化学方程式，还有密密麻麻的批注。
“小吕，咱们长话短说。”汤渺拿起记号笔，在白板上圈出几个关键节点，“陶瓷轴承的研发，我们遇到了几个致命的瓶颈。”
他首先指向“粉体合成与提纯”一栏。
“氮化硅粉体，目前我们有两种方法，硅粉直接氮化法，和化学合成法。”汤渺的语气很沉重，“硅粉氮化法成本低，但容易引入铁、铝、钙等杂质，这些杂质在后续烧结中会成为缺陷源，严重影响轴承的疲劳寿命。”
他在“杂质”二字下重重画了两道线。
“化学合成法，比如碳热还原法、气相沉积法，能获得高纯粉体，但对设备和原料要求极高。我们尝试用国产的工业硅粉，通过碳热还原制备氮化硅粉，但粉体的均匀性和烧结活性很难控制。这一批做出来的球，你看表面很好，但内部可能有我们检测不到的微孔。”
吕辰点点头：“粉体是基础，基础不牢，后面全白搭。”
“没错。”汤渺走到第二块白板前，“更大的问题是成型与烧结工艺。”
他在“冷等静压成型”几个字上敲了敲：“轴承球坯需要等静压成型，才能保证密度均匀。可咱们没有大型冷等静压设备。哈工大的精密加工实验室答应立项研制，但那需要时间，至少一年。”
“那这些球坯是怎么成型的？”吕辰扬了扬手中的陶瓷球。
“手工。”汤渺苦笑，“我们用最土的办法，先模压成近似球体，再手工修整。效率低不说，一致性根本没法保证。这一批二十颗球，能挑出五颗尺寸公差在±0.01毫米以内的，就算运气好。”
吕辰的心沉了下去。
轴承是精密部件，尺寸公差的要求极为严苛。
手工修整？这离产业化还有十万八千里。
“最要命的是烧结。”汤渺的语气几乎有些绝望了，“氮化硅是共价键化合物，扩散系数低，难烧结。必须在1700摄氏度以上、高压氮气气氛下，进行气压烧结或热压烧结，才能实现致密化，同时防止高温下分解。”
他在白板上写下一串数字：“我们需要大型高温高压烧结炉，炉膛尺寸至少要能装下直径100毫米的烧结体，温度均匀性要控制在±5摄氏度以内，氮气压力要达到10兆帕以上，还要能精确控制升温速率、保温时间、冷却程序......”
“这样的设备，国内有吗？”吕辰问。
汤渺摇摇头：“没有。三个月前我就向工业部打了报告，申请研制或进口。部里的回复是先列入计划，排队等待。具体什么时候能批下来？不知道。”
他走到窗前，背对着吕辰，声音有些发闷：“没有设备，我们就自己改造，拆了一台旧的热压炉，加装氮气循环系统，重新设计加热元件和隔热层。可改造出来的炉子，温度最高只能到1600多度，压力也上不去。烧出来的球，要么有残留气孔，要么开裂变形。”
吕辰看着手中那颗看似完美的陶瓷球：“加工呢？烧结后的陶瓷球，硬度应该接近金刚石了吧？”
“接近。”汤渺一脸苦笑，“硬度达到HRA92以上，只能用金刚石砂轮研磨抛光。我们申请进口一批金刚石砂轮，报告打上去，石沉大海。现在用的是国产普通金刚石砂轮，磨削效率低，损耗快，加工一颗球的成本高得吓人。”
他在白板上写下另一个数字：“而且磨球机的精度不够。轴承球的圆度要求是0.1微米，表面粗糙度Ra要小于0.01微米。我们的设倍，最好的状态也只能做到圆度0.5微米，粗糙度0.05微米。差了一个数量级。”
吕辰深吸一口气：“汤教授，实验数据怎么样？性能测试做了吗？”
提到这个，汤渺眼中总算有了一点光。
“做了。”他走到文件柜前，抽出一沓厚厚的测试报告，“大庆油田支援了一台高速主轴试验机，我们又找机修车间做了几个模拟工况的实验台。初步测试结果显示，氮化硅陶瓷轴承在高速下的温升比钢轴承低30%，极限转速能提高50%以上。在润滑不良的情况下，陶瓷轴承的寿命是钢轴承的3到5倍。”
他翻到报告中的一页：“我们还测试了耐腐蚀性。把陶瓷球浸泡在浓盐酸、浓硫酸里72小时，表面几乎无变化。钢轴承在这种环境下，几个小时就锈穿了。”
“疲劳寿命呢？”吕辰追问。
“正在做。”汤渺说，“疲劳测试周期长，要连续运转几千个小时。但我们已经有了一批初步数据，在相同载荷下，陶瓷轴承的疲劳寿命预计能达到钢轴承的8到10倍。当然，这是理想样品的理论值。”
这章没有结束，请点击下一页继续阅读！