[发明专利]氮化硅耐磨部件及其制造方法

权利要求书

1.一种由氮化硅烧结体形成的氮化硅耐磨部件所构成的轴承滚球，所述氮化硅烧结体含有以其氧化物计2-4质量%的用作烧结助剂的稀土元素、以其氧化物计2-6质量%的铝Al组分、及2-7质量%的碳化硅，其中所述氮化硅烧结体具有1%或更低的孔隙率、800-1000MPa的三点弯曲强度、及5.7-6.5MPa·m^1/2的断裂韧度，

其中控制氮化硅粉末，以使其含有2800-3000ppm的Fe和700-1200ppm的Ca，

其中对所述碳化硅耐磨部件进行研磨加工，并且

其中所述氮化硅烧结体由通过金属氮化方法合成的氮化硅原料粉末形成，并且所述铝组分是氧化铝和/或氮化铝，

其中在晶界相中形成的粘结聚集部分的最大宽度为5μm或更小，并且

其中当氮化硅烧结体具有的破碎强度为150-200MPa、断裂韧度为5.7-6.5MPa·m^1/2时，由所述氮化硅烧结体形成的耐磨部件制成的、直径为9.35mm的3个滚球被放置在直径为40mm的轨道上，该轨道放在SUJ2钢板的上表面上，并且当所述3个滚球在5.9GPa的最大接触应力下以1200rpm旋转时，定义为在烧结的氮化硅滚球发生剥落前已经过的时间的滚动疲劳寿命为至少400小时。

2.权利要求1的轴承滚球，其中所述氮化硅烧结体含有以其氧化物计3质量%或更低的至少一种选自以下组中的元素：Ti、Zr、Hf、W、Mo、Ta、Nb和Cr。

3.一种制造氮化硅耐磨部件的方法，其包括以下步骤：

向氮化硅粉末加入以其氧化物计2-4质量%的稀土元素、以其氧化物计2-6质量%的铝组分[2-4质量%的Al₂O₃]、2-7质量%的碳化硅，

分别控制氮化硅粉末中的Fe含量为2800-3000ppm，且Ca含量为700-1200ppm；

将所述原料混合物模制成为成型体；

在非氧化性氛围中烧结所述成型体，以形成烧结体；

其中对所述烧结体[碳化硅耐磨部件]进行研磨加工，以形成破碎强度为150-200MPa、断裂韧度为5.7-6.5MPa·m^1/2的滚球；并且

其中所述氮化硅粉末由金属氮化方法合成，含有1.5质量%或更低的氧及至少80质量%的α-相型氮化硅，并且具有1μm或更小的平均粒径，并且所述铝组分是氧化铝和/或氮化铝。

4.权利要求3的制造氮化硅耐磨部件的方法，其中以其氧化物计3质量%或更低的选自以下组中的至少一种元素被加入所述氮化硅粉末中：Ti、Hf、Zr、W、Mo、Ta、Nb和Cr。

5.权利要求3的制造氮化硅耐磨部件的方法，其中2-4质量%的Al₂O₃和1-3质量%的AlN被加入所述氮化硅粉末中，并且所述原料混合物中以其氧化物计铝组分的总含量为6质量%或更低。

6.权利要求3的制造氮化硅耐磨部件的方法，其中在烧结步骤后对所述氮化硅烧结体在非氧化性氛围中在30MPa或更高的压力下进行HIP处理。

7.权利要求1的氮化硅耐磨部件，其中所述作为耐磨部件的滚球的破碎强度为155-190MPa。