一种用于钻井设备的氮化硅球体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于钻井设备的氮化硅球及其制备方法和应用，属于氮化硅陶瓷制备技术领域。其技术方案包括提供一种氮化硅球，其原料包括氮化硅粉体和氧化物助剂；所述原料中总体的氮氧比为8.5‑13；所述氮化硅粉体中，α‑Si3N4的含量≥95％；以质量百分比计，所述氮化硅粉体包括20％‑30％的纳米棒状氮化硅和70％‑80％的颗粒状氮化硅。本发明专利技术通过控制N/O比，能够减少晶界玻璃相，增加晶界结合强度，提升抗弯强度，同时降低晶格氧，改善陶瓷球的热导率；选用纳米棒状和颗粒状形貌的结合，纳米棒状可以通过桥联效应延缓裂纹，颗粒状作为基体提供支撑，显著提升陶瓷球的断裂韧性和抗弯强度，同时纳米棒在颗粒间隙穿插生长形成三维互锁机构，解决传统氮化硅球易层状剥离的缺陷。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于氮化硅陶瓷制备，尤其涉及一种用于钻井设备的氮化硅球及其制备方法和应用。

技术介绍

1、目前，钻井设备大多工作环境恶劣，且井下情况各异，造成设备超负荷运转，对设备的可靠性要求极高。一旦设备出现故障，将带来较大的经济损失。而轴承作为钻井设备的主要旋转支撑零件，对设备的正常运转起着至关重要的作用。在使用过程中，由于本身质量和外部环境因素的影响，轴承的承载能力、旋转精度和耐磨性能会发生变化。根据统计，钻井设备的修理费用中，轴承更换费用占到了整个设备维修成本的40-50％。因此，采用高性能轴承来提高设备的可靠性、提早预防轴承失效，避免更大的经济损失，尤为重要。氮化硅陶瓷作为一种重要的结构陶瓷材料，具有高抗弯强度、高破碎强度、高韧性、高导热性、耐高温和抗热震等优异性能。氮化硅陶瓷球用于钻井设备中的轴承时，其较高的热导率能够迅速将转动摩擦过程中产生的热量传导出去，避免因温度过高导致部件故障甚至失效。氮化硅陶瓷球还具有高硬度和高强度，并能产生自润滑效应，显著减少轴承的磨损。然而，氮化硅陶瓷的一个问题是脆性较大，如果存在表面缺陷和内部缺陷的情况下容易在使用过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种氮化硅球，其特征在于，其原料包括氮化硅粉体和氧化物助剂；

2.根据权利要求1所述的氮化硅球，其特征在于，所述纳米棒状氮化硅的直径为100nm-500nm，长度为0.2μm-2μm；

3.根据权利要求1所述的氮化硅球，其特征在于，所述氮化硅球还包括非氧化物助剂，所述非氧化物助剂包括占所述原料总质量百分比2％-5％的碳化硅。

4.根据权利要求3所述的氮化硅球，其特征在于，以质量百分比计，所述原料包括81％-89.5％的氮化硅粉体、6.5％-10％的氧化物助剂和4％-9％的非氧化物助剂。

5.根据权利要求4所述的氮化硅球，其特征在于，以质...

【技术特征摘要】

1.一种氮化硅球，其特征在于，其原料包括氮化硅粉体和氧化物助剂；

2.根据权利要求1所述的氮化硅球，其特征在于，所述纳米棒状氮化硅的直径为100nm-500nm，长度为0.2μm-2μm；

3.根据权利要求1所述的氮化硅球，其特征在于，所述氮化硅球还包括非氧化物助剂，所述非氧化物助剂包括占所述原料总质量百分比2％-5％的碳化硅。

4.根据权利要求3所述的氮化硅球，其特征在于，以质量百分比计，所述原料包括81％-89.5％的氮化硅粉体、6.5％-10％的氧化物助剂和4％-9％的非氧化物助剂。

5.根据权利要求4所述的氮化硅球，其特征在于，以质量份计，所述氧化物助剂包括稀土氧化物2-4份、氧化镁2...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙莹莹，窦玲，陈边防，李夫会，胡丽，李海霞，朱恒，
申请(专利权)人：迈谱新材料技术山东有限公司，
类型：发明
国别省市：