陶瓷弹簧，全球只有三个国家有能力生产！

弹簧是机械零件的基础结构，是许多机械系统的重要组成部分。弹簧不同于其它机械零件，受力后发生形变，将势能转换成弹性性能，卸载后又将弹性性能转换成物体的势能而不发生任何变化。弹簧常应用于减震、预紧、缓冲装置中，涉及工业、航空航天、日常生活等各个方面，有着不可替代的作用。

陶瓷弹簧，是以先进陶瓷材料为原料，通过组分和结构的精巧控制，使陶瓷材料具备弹性，打破了陶瓷材料“脆”“硬”的固有印象，其压缩循环性能达到金属弹簧标准，同时具备耐高温、抗腐蚀、抗水氧等优异特性。

目前，市场上出售的金属弹簧耐最高温度不超过700℃，且在该温度下无法长时间运行，陶瓷弹簧可以轻易突破该温度，耐高温可达1400℃以上，可应用在航空航天、新能源电池等高温、水氧以及腐蚀环境下，能够在极端环境中承担重任。

但是，陶瓷材质弹簧相比于金属弹簧在韧性、疲劳寿命、加工难度等方面所具备的挑战是非常大的，以致于目前全球仅有中国、美国、日本有能力生产陶瓷弹簧。生产陶瓷弹簧的材料具体是什么？使用何种技术能生产出陶瓷弹簧呢？

据相关报道，日本NHK公司通过独特的陶瓷技术和弹簧先进技术实现了世界首例氮化硅陶瓷弹簧批量化生产。氮化硅作为明星陶瓷材料，其高热强度、高抗腐蚀性、高温韧性恰好匹配这些需求，是最有潜力的陶瓷弹簧材料之一。

据中国粉体网的了解，山东工陶院研发的陶瓷弹簧已经可经受千次压缩疲劳测试，在挑战陶瓷弹簧使用极限的道路上持续创新。结合山东工陶院在氮化硅陶瓷领域的强大实力，我们猜测其陶瓷弹簧所用材料可能也是氮化硅。

另据2007年南京工业大学的一则科技新闻报道，当时研制成功的纳米陶瓷弹簧，是采用了纳米技术使得陶瓷弹簧从根本上克服陶瓷脆性。纳米技术在陶瓷的力学性能和超塑性方面展现出了卓越的特点。

纳米陶瓷的力学性能主要体现在硬度、弯曲强度、延展性和断裂韧度等。纳米陶瓷材料有高于普通陶瓷的韧性，这是其最大的优点之一。由于纳米陶瓷具有较大的晶界界面，在界面上原子排列无序，在外界应力的作用下很容易发生迁移，因此展现出优于普通陶瓷的韧性。

超塑性是指在拉伸试验中，在一定的应变速率下，材料会产生较大的拉伸形变。普通陶瓷是一种脆性材料，在常温下没有超塑性，很难发生形变。原因是其内部滑移系统少，错位运动困难，错位密度小。只有达到1000℃以上，陶瓷才具有一定的塑性。一般认为，若想具有超塑性，则需要有较小的粒径和快速的扩散途径。纳米陶瓷不但粒径较小，且界面的原子排列较复杂、混乱，又含有众多的不饱和键。原子在变形作用下很容易发生移动，因此表现出较好的延展性。

参考来源：中国建材总院、中国粉体网等。