陶瓷彈簧，全球只有三個國家有能力生產！

彈簧是機械零件的基礎結構，是許多機械系統的重要組成部分。彈簧不同于其它機械零件，受力后發生形變，將勢能轉換成彈性性能，卸載后又將彈性性能轉換成物體的勢能而不發生任何變化。彈簧常應用于減震、預緊、緩沖裝置中，涉及工業、航空航天、日常生活等各個方面，有著不可替代的作用。

陶瓷彈簧，是以先進陶瓷材料為原料，通過組分和結構的精巧控制，使陶瓷材料具備彈性，打破了陶瓷材料“脆”“硬”的固有印象，其壓縮循環性能達到金屬彈簧標準，同時具備耐高溫、抗腐蝕、抗水氧等優異特性。

目前，市場上出售的金屬彈簧耐最高溫度不超過700℃，且在該溫度下無法長時間運行，陶瓷彈簧可以輕易突破該溫度，耐高溫可達1400℃以上，可應用在航空航天、新能源電池等高溫、水氧以及腐蝕環境下，能夠在極端環境中承擔重任。

但是，陶瓷材質彈簧相比于金屬彈簧在韌性、疲勞壽命、加工難度等方面所具備的挑戰是非常大的，以致于目前全球僅有中國、美國、日本有能力生產陶瓷彈簧。生產陶瓷彈簧的材料具體是什么？使用何種技術能生產出陶瓷彈簧呢？

據相關報道，日本NHK公司通過獨特的陶瓷技術和彈簧先進技術實現了世界首例氮化硅陶瓷彈簧批量化生產。氮化硅作為明星陶瓷材料，其高熱強度、高抗腐蝕性、高溫韌性恰好匹配這些需求，是最有潛力的陶瓷彈簧材料之一。

據中國粉體網的了解，山東工陶院研發的陶瓷彈簧已經可經受千次壓縮疲勞測試，在挑戰陶瓷彈簧使用極限的道路上持續創新。結合山東工陶院在氮化硅陶瓷領域的強大實力，我們猜測其陶瓷彈簧所用材料可能也是氮化硅。

另據2007年南京工業大學的一則科技新聞報道，當時研制成功的納米陶瓷彈簧，是采用了納米技術使得陶瓷彈簧從根本上克服陶瓷脆性。納米技術在陶瓷的力學性能和超塑性方面展現出了卓越的特點。

納米陶瓷的力學性能主要體現在硬度、彎曲強度、延展性和斷裂韌度等。納米陶瓷材料有高于普通陶瓷的韌性，這是其最大的優點之一。由于納米陶瓷具有較大的晶界界面，在界面上原子排列無序，在外界應力的作用下很容易發生遷移，因此展現出優于普通陶瓷的韌性。

超塑性是指在拉伸試驗中，在一定的應變速率下，材料會產生較大的拉伸形變。普通陶瓷是一種脆性材料，在常溫下沒有超塑性，很難發生形變。原因是其內部滑移系統少，錯位運動困難，錯位密度小。只有達到1000℃以上，陶瓷才具有一定的塑性。一般認為，若想具有超塑性，則需要有較小的粒徑和快速的擴散途徑。納米陶瓷不但粒徑較小，且界面的原子排列較復雜、混亂，又含有眾多的不飽和鍵。原子在變形作用下很容易發生移動，因此表現出較好的延展性。

參考來源：中國建材總院、中國粉體網等。