大量实验证明，“钢球”是高速环境下工作的精密轴承最薄弱的部分，大约60%-70%的高速轴承故障是由钢球不同程度的疲劳引起的。为了提高高速轴承的性能，延长其疲劳寿命，国内外应用结构陶瓷制造球或其他轴承零件，可以显着提高“高速轴承”的性能和寿命。
陶瓷的种类繁多，但在需要高性能的轴承应用中，氮化硅被认为具有最佳的综合机械和物理性能。重要原因是其他陶瓷的损坏方式是灾难性的，而氮化硅陶瓷的损坏方式类似于轴承钢的失效，即局部剥落。因此，作为滚动轴承材料，从滚动疲劳寿命和可靠性来看，只有氮化硅能够胜任！下面将对氮化硅轴承材料及其制造的优点进行简单分析。
①比密度小，离心力小——更有利于高速运转
氮化硅陶瓷材料的密度约为3.2×103kg/m3，而轴承钢的密度约为7.8×103kg/m3。氮化硅陶瓷的密度仅为轴承钢密度的40%左右。当滚动体采用氮化硅陶瓷时，轴承可有效抑制高速旋转时因离心力而引起的滚动体载荷的增加。因此，采用低密度氮化硅球更有利于轴承的高速发展。
②耐热性——能适应较高温度的工作条件
一般钢制轴承使用温度超过120℃，硬度会降低，滚动寿命也会下降。但氮化硅在400℃范围内完全保持其原有的硬度，只有在800℃左右时，其硬度和强度才开始下降。因此，对于高温环境下使用的轴承，氮化硅材料非常适合。例如：飞机喷气发动机、燃气轮机、核反应堆系统、X射线管钨盘，以及火箭、航天器。
③ 线膨胀系数小——可用于环境温度变化领域
氮化硅的线膨胀系数约为轴承钢的1/4，因此氮化硅轴承材料随温度变化的尺寸变化较小。因此，采用氮化硅陶瓷材料制成的轴承可以有效防止轴承材料因温度变化引起的尺寸变化而被“抱死”。以保证设备稳定运行，减少设备故障造成的损失。
④优良的自润滑性能
氮化硅陶瓷材料本身具有减摩、抗磨、润滑功能，在润滑不良条件下，如贫油润滑、无油干摩擦等，表现出优越的减摩自润滑性能，具有良好的应急状态，可有效避免设备突发故障造成的损失。
热压氮化硅球经过 10 年“变得光滑”
⑤ 化学性能稳定——耐腐蚀
氮化硅对大多数酸和碱具有良好的耐化学性。只有氢氟酸或盐酸和硝酸的混合物才能腐蚀氮化硅。因此，氮化硅制备的轴承材料可以长期在腐蚀性的酸、碱、盐等溶液中工作，与钢轴承相比，其平均寿命将比不锈钢轴承高4-25倍。可用于化工机械设备、食品、船舶、污水处理等部门使用的机器，减少因腐蚀带来的麻烦。
⑥ 无磁、绝缘
在强磁环境下，使用钢制轴承，从轴承本身磨损下来的粉末会吸附在滚动体和滚动表面上，这将成为轴承早期剥落损坏和噪声增大的主要原因。铁路车辆牵引电机使用轴承钢会引起电腐蚀，降低牵引电机轴承的寿命。采用绝缘陶瓷氮化硅轴承材料可以有效改善电腐蚀对轴承的影响。
氮化硅陶瓷球是氮化硅陶瓷轴承的重要组成部分。氮化硅陶瓷球的制造过程可分为四个阶段。第一阶段是氮化硅原料的制备，即将氮化硅粉末与烧结助剂按一定比例混合均匀。第二阶段是氮化硅陶瓷球的成型，常用挤压成型、注射成型、干压成型和注浆成型等成型方法。第三阶段是氮化硅陶瓷球致密化烧结，烧结方法有常压烧结、热压烧结、加压烧结和热等静压烧结。第四阶段是后处理研磨加工，即粗磨、精磨、粗磨、精抛和抛光。
① 高端氮化硅粉体的制备
氮化硅粉体的合成方法主要有氮化硅法和化学合成法。在中国，采用的是氮化硅法。与化学合成法制备的粉体相比，后者制备的粉体纯度高、球形度好、烧结活性高、对硅原料稳定性影响小，是制备高精度硅片的首选原料。氮化硅球轴承。
②绩效缺陷
与轴承钢相比，其韧性低、硬度高、抗弯强度适中，仍然是氮化硅陶瓷材料对损伤和缺陷敏感的致命弱点。氮化硅陶瓷轴承的高可靠性需要完整的无损检测。陶瓷轴承力学性能的差异导致陶瓷轴承刚度发生明显变化，从而导致转子系统的支撑刚度、动态响应和附加动载荷发生明显变化。
③精密磨削技术的限制
要制造超精密高端氮化硅球轴承，首要任务就是制造超精密氮化硅陶瓷球。保证氮化硅球超精密量产的基本点是：
● 氮化硅球表面实现等概率研磨，即保证球上的每一个颗粒都具有相同的研磨概率；
● 磨削效率具有自动尺寸选择，即大球或长轴方向自动优先磨削；
● 磨削技术易于实现大规模工业化，生产成本低。但国内公开报道的各种磨削技术均不能同时满足上述三个要求。
⑤氮化硅球轴承滚动接触疲劳
大量研究表明，Si3N4球的RCF（滚动接触疲劳）性能取决于其生产技术水平，影响其性能的主要因素有很多，大致可归纳为气孔、表面微裂纹（环形）等。 /线性形状）、表面强度、残余应力、表面粗糙度等内因，以及润滑条件、载荷、速度等外因。制备氮化硅球轴承时应充分考虑上述因素的影响。
氮化硅陶瓷轴承的表面显微组织
