彈簧是機械零件的基礎結(jié)構，是許多機械系統(tǒng)的重要組成部分。彈簧不同于其它機械零件，受力后發(fā)生形變，將勢能轉(zhuǎn)換成彈性性能，卸載后又將彈性性能轉(zhuǎn)換成物體的勢能而不發(fā)生任何變化。彈簧常應用于減震、預緊、緩沖裝置中，涉及工業(yè)、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(jié)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(huán)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(yōu)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(huán)境下，能夠在極端環(huán)境中承擔重任。

但是，陶瓷材質(zhì)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(zhàn)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(chǎn)陶瓷彈簧。生產(chǎn)陶瓷彈簧的材料具體是什么？使用何種技術能生產(chǎn)出陶瓷彈簧呢？

據(jù)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(xiàn)了世界首例氮化硅陶瓷彈簧批量化生產(chǎn)。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(jù)中國粉體網(wǎng)的了解，山東工陶院研發(fā)的陶瓷彈簧已經(jīng)可經(jīng)受千次壓縮疲勞測試，在挑戰(zhàn)陶瓷彈簧使用極限的道路上持續(xù)創(chuàng)新。結(jié)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(jù)2007年南京工業(yè)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(xiàn)出了卓越的特點。

納米陶瓷的力學性能主要體現(xiàn)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(yōu)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(fā)生遷移，因此展現(xiàn)出優(yōu)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(chǎn)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(fā)生形變。原因是其內(nèi)部滑移系統(tǒng)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(fā)生移動，因此表現(xiàn)出較好的延展性。

參考來源：中國建材總院、中國粉體網(wǎng)等。