科创中国

行业领域

新材料技术,高端装备制造产业,新材料产业

需求背景

第四代高温气冷堆核电站中的专用轴承要求轴承在高温(250℃)、氦气氛围及干摩擦无润滑的工况下使用，使用寿命60年，条件十分苛刻，国际上都没有先例。

常规gcr15轴承钢制造的轴承长期使用温度在170℃以下，无法承受超过200℃的高温，单采用耐高温的轴承钢，在氦气环境中接近绝对无润滑干摩擦的条件下工作会很快失效，完全无法保证60年的使用寿命。急需开展核电用高性能陶瓷基复合材料轴承关键技术的研发与应用。

需解决的主要技术难题

1 开发碳化硅纤维轴承预成型体一体化净成形编织技术，突破纤维布连续缠绕Z向强化技术；

 2 研发碳化硅陶瓷基体原位复合高效致密化技术，实现碳化硅陶瓷在纤维预成型体内均匀分布； 

3 攻克陶瓷基复合材料轴承表面高硬度耐磨强韧化技术 技术指标： 陶瓷基复合材料轴承主要技术指标：耐160 ℃高温，耐10 s内7 ℃到120 ℃热冲击，承受1230 N径向力。

期望实现的主要技术目标

1  陶瓷基复合材料主要技术指标：抗拉强度≥350 MPa，弹性模量≥220 GPa，热膨胀系数≤*** /K，导热系数为≥25 W/m·K，断裂延伸率***％，孔隙率小于5％，密度*** ；

2  陶瓷基复合材料轴承主要技术指标：耐160 ℃高温，耐10 s内7 ℃到120 ℃热冲击，承受1230 N径向力。实现陶瓷基复合材料轴承在核电装备领域示范应用。

需求解析

解析单位：浙江省宁波市 解析时间：2023-10-07

干宁

宁波大学

教授

综合评价

陶瓷轴套和陶瓷外圈以陶瓷材料制成，可耐极高温度，因此在短时干磨状态启动也不会产生任何烧结现象；金属轴套的特殊空心环状结构设计，和陶瓷轴套和陶瓷外圈上碳素纤维网格的嵌入结构，和陶瓷轴承部件的整体结构设计充分考虑热冲击工况，陶瓷轴承硬度极高具有良好的耐杂质工况，该陶瓷轴承可以经受热冲击试验及杂质试验，满足核电站各种事故工况的苛刻要求。

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