钢球轴承一直是现代轴承生产应用的主流，但是在一些高速机床内，钢球的硬度、导热性和耐磨性难以维持其加工，需要不断的更换轴承，浪费时间材料。因此很多国家把目光投向工程陶瓷这类材料，利用陶瓷制造滚动体可以满足很多当前钢球难以满足的情况。
陶瓷材料因其密度小、硬度高、耐磨损、耐腐蚀等优良的性能成为了制造高精度轴承滚动体和滚道的理想材料，广泛应用于航空航天、精密机械、石油化工、国防科技等各领域。
工程陶瓷根据元素组成的不同分为氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷等。从目前陶瓷球轴承的研究和实际应用情况来看，氮化硅是最适合用来制造滚动轴承的陶瓷材料，其优点主要表现在低密度、中等弹性模量、低热膨胀系数和优良内在化学特性，其毛坯球力学性能如下表所示。
氮化硅陶瓷球的特性
现在，氮化硅陶瓷轴承以其独特的机械性能和优势应用各行各业，带来良好的应用价值和巨大的经济价值，氮化硅陶瓷有以下的优点特性。
1.高温应用
氮化硅材料属于耐高温材料，适应用于高温环境，不会产生过大的变形。在高温环境下，普通的钢球轴承会在极限400℃的情况下失去其硬度和强度，钢球滚动体会产生形变影响轴承作用。
氮化硅陶瓷球在这温度上下仍保持原有强度和硬度。只有超过温度800℃或者更高的温度，其硬度和强度才会逐渐减弱。
2.较小的离心力
氮化硅陶瓷的密度大概是2300kg/m3，轴承钢密度是7810kg/m3，同样体积的球体，前者质量是钢球质量的30%左右。
利用氮化硅制作的滚动体，在轴承高速运转的情况下，产生的离心力对轴承的影响相对于钢球小很多，能够降低轴承被破坏的程度，增加使用时间。
3.化学稳定性
钢的主要含量是铁，在易氧化和腐蚀环境中，钢和酸在一起会产生化学反应，因此钢球轴承不适合用在化工业生产上。
而全陶瓷轴承对大部分强酸和强碱都具有良好的化学稳定性，比钢球轴承适合应用在化工业，化工业选用是全陶瓷轴承。
4.非磁性
一般在磁性环境下，选用的是全陶瓷轴承，避免钢材料会发生磁化及磨损后的微粉破坏轴承件。可提高轴承的使用时间及机械运转下的稳定性。
全陶瓷轴承所有材料均为非磁性材料，在需要完全非磁性的场合，以前尚未找到满意的解决办法，目前陶瓷的无磁性已开始用于超导相关的领域中。
陶瓷球的几何精度评价
陶瓷球的研磨加工过程对陶瓷球的几何精度有决定性影响，而陶瓷球的几何精度对陶瓷球轴承的寿命和噪音有重大影响。
理解陶瓷球的研磨成球原理，就是理解其几何精度的本质。
（1）陶瓷球研磨成球原理
球面的研磨实际是一个不断加工，使球面向理想球面不断修正的过程。采用如下图所示的研磨原理来加工陶瓷球体。
球体研磨成球原理概括为如下两点：
（a）切削的等概率性：所有被加工球的切削概率相等。
（b）尺寸选择性：加工过程中，优先磨大球，优先磨球体长轴方向。
（2）陶瓷球的几何精度评价
陶瓷球的几何精度也称为形状精度，其参数具体包括球形误差（球度）、波纹度、球直径变动量和球批直径变动量等。
陶瓷球的形状精度对陶瓷球轴承的振动和噪声有很大影响。陶瓷球的形状精度越差，则陶瓷球轴承在运转过程中，由于存在陶瓷球形状误差，迫使轴承旋转轴中心位置不断改变而导致轴承振动值就越大。
陶瓷球表面质量评价方法
陶瓷球的表面质量影响着其动态性能和使用寿命。陶瓷球的表面质量与陶瓷球加工工艺息息相关。陶瓷球表面质量的主要相关检测参数有表面粗糙度、振动值、表面缺陷。
陶瓷球表面质量的检测和评价方法，目前主要有显微观测法、表面粗糙度测量法、振动值检测法和图像处理方法。
（1）显微观测法
采用显微观测法简便直观，易于操作。显微观测法主要是利用金相显微镜对加工后的陶瓷球表面进行拍摄，记录其表面形貌，然后观察比较。
显微观测法便于我们发现球面质量变化情况，但只是大概趋势，不能做出定量评价。
（2）表面粗糙度测量法
目前，表面粗糙度的测量方法主要有四种：
1）比较法，做定性分析，由于精度很低，无法定量测量；
2）干涉法，利用光波干涉原理测粗糙度，用于测量的仪器有干涉显微镜，测量精度高，测量方式为非接触式；
3）触针法，测量范围广，操作简便快捷可靠，属于接触式测量，容易造成被测表面划伤，用于测量的仪器为触针式粗糙度测量仪；
4）光切法，利用光切原理对粗糙度进行测量，测量方式为非接触式。
（3）振动值检测法
振动值是一个评价陶瓷球质量的综合指标，反映的是陶瓷球材质均匀性、全部几何特征的综合情况，一般在陶瓷球的超精研或抛光阶段采用。
当振动值低于28dB时，一般认为已经达到G5级陶瓷球标准，并且表面质量越好，振动值越小。
参考来源
陈微.高精度陶瓷球的性能评价方法及其应用研究
谢志鹏等.国际先进结构陶瓷研发及产业化应用发展状况
田朋.精密陶瓷球加工工艺优化研究
