气体静压轴承是一种以气体为润滑介质,利用压缩空气在轴承间隙中积聚的压力,进而支撑轴承负载的滑动轴承。因其具有运动精度高,使用寿命长,摩擦损耗小,无污染等优势,在精密加工、精密测量和航空航天等领域得到广泛应用。多孔质节流型气体静压轴承具有较高的承载力、刚度和稳定性,而多孔陶瓷材料由于其独特的结构特点被认为是作为多孔质气体静压轴承节流器的较佳材料,更是近年来轴承领域的研究热点之一。针对这一前沿课题,设计并制备了基于多孔陶瓷材料的气体静压轴承,建立了轴承静态性能理论模型,利用Fluent进行仿真计算,搭建了静态性能实验平台,测试了轴承的承载特性。主要研究内容如下:本研究提出一种多孔陶瓷基气体静压轴承的设计和制备方案,基于气体在多孔介质中的流动遵循Darcy定律,在轴承间隙中的流动满足Navier-Stokes方程的原理,建立多孔质气体静压轴承的理论模型,进而推导出轴承静态性能的理论方程。以氧化铝为原料,聚苯乙烯微球为成孔剂,通过固相烧结制备多孔氧化铝陶瓷,探索了成孔剂粒径对陶瓷微观结构及力学性能的影响,发现造孔剂粒径越大,孔隙结构增大,但力学性能降低。当添加20 wt.%PS50时,多孔氧化铝陶瓷综合性能最佳,此时孔隙率11.8%,平均孔径17.8μm,弯曲强度150.4 MPa。以多孔氧化铝陶瓷为节流器制备多孔氧化铝基气体静压轴承,通过仿真和实验均证明优化陶瓷试样的孔隙结构可以提高轴承的承载力和稳定性。基于多孔碳化硅基气体静压轴承,采用反应烧结制备了可作为气体静压轴承节流器的多孔碳化硅陶瓷,其孔隙率为25.8%,平均孔径为20.55μm。通过渗透性实验发现该陶瓷具有良好的渗透性能,其渗透系数达到了2.78×10-13mm~2。通过Fluent对轴承的静态特性进行三维仿真研究,探索了气体在多孔介质和气膜中的压力分布以及流速分布,求解出轴承的承载力、静态刚度以及气体流量,研究了影响轴承静态性能的因素,分析了工况参数及多孔介质特性参数对轴承静态特性随气膜间隙变化的影响规律。构建了气体静压轴承静态性能实验平台,对多孔陶瓷基气体静压轴承的静态性能进行实验测试,对比分析实验结果与Fluent仿真结果,验证仿真模拟的准确性。