青岛科技大学精材轴芯团队：高性能金属轴承技术实现新突破

　　近日，青岛科技大学材料学院研发团队在高端金属轴承领域取得重大技术突破，针对轴承钢基体、镧铜合金保持架、低温HNBR密封圈三大核心组件完成协同创新，形成“材料改良-工艺优化-性能适配”的一体化技术方案，为航空航天、高端精密装备等领域的轴承国产化提供了关键技术支撑。

图1金属轴承

　　团队围绕金属轴承在高温、高载荷、极寒等复杂工况下的服役痛点，分模块开展技术攻关。在轴承钢基体强化方面，创新研发M50W-UC40特种轴承钢，通过精准调控合金成分（新增1.44%W元素，优化C、Cr、Mo等元素占比），采用“双真空冶炼+锻造+多阶段淬回火+渗碳渗氮+喷丸”的全流程工艺，实现了纳米级二次碳化物的均匀弥散分布。该钢材室温屈服强度达4783MPa，较传统M50轴承钢提升40%，400℃高温硬度达864Hv，碳化物平均直径缩小至123.48nm，大幅提升了轴承基体的耐磨、抗高温变形能力。

　　针对传统轴承保持架高温性能弱、加工成本高的难题，团队开发高强高导型镧铜合金保持架。摒弃单一镧合金化模式，采用Cu 99.7%、La 0.15%、Zr 0.08%、Ag 0.07%的复合微合金化配方，创新“真空熔炼+挤压铸造+低温时效强化”工艺，形成LaCu₅、ZrCu₃纳米强化相。该保持架抗拉强度提升至580MPa，500℃高温抗拉强度实现翻倍，软化温度从300℃跃升至550℃，同时材料利用率从20%提升至85%，单件综合成本降低37%，兼顾了高性能与量产经济性。

　　为解决密封圈低温韧性差、高温易老化的短板，团队定制多组分配比低温HNBR密封材料。以氢化丁腈橡胶为基体，复配特定比例复合软化剂、白炭黑填料及功能助剂，经精准混炼与硫化工艺成型。其玻璃体转变温度低至≤-32℃，-55℃仍保持85ShA弹性，低温压缩永久变形≤5%，150℃/1000h老化后拉伸强度下降＜10%，耐油膨胀率≤2%，仅5%的成本增幅实现了全工况密封可靠性的跃升。

　　此次研发覆盖金属轴承三大核心组件的材料制备、工艺优化与性能协同，相关技术已完成多轮性能验证。该一体化方案突破了传统金属轴承的多工况适配瓶颈，未来有望推动高端金属轴承实现国产化替代，助力降低航空航天、高端装备等领域对进口轴承的依赖。