航天動力的先進汽油渦輪發動機已經處于設計階段。這些發動機將具有非常高的效率，而且在很多例子中，能使航天飛機的速度超過3馬赫。這些發動機的主軸軸承的工作條件要求非常高。可以預測到，主軸轉速超過30000r/min，而軸承的溫度超過650°C。

在需要有較長的軸承壽命的用途中，對于采用液體潤滑的鋼制軸承來說，目前的溫度極限是200°C。對于軸承壽命短的應用中，有可能達到450°C。即使使用在技術上最先進的液體潤滑劑和金屬合金，在軸承工作極限壽命中，軸承的工作溫度是500°C。

越過常規軸承的設計理念，利用最新的研究成果應用到高溫材料和固體潤滑劑的新想法是需要的。在目前的溫度極限下，預計極高的工作溫度（800°C -900°C）是不可能達到的。陶瓷軸承帶來了能提高工作溫度達到相當于650°C的希望，但是發生在高速高溫陶瓷滾動軸承中的摩擦的相互作用是復雜和變化的。軸承和潤滑劑材料的有效選擇取決于他們熱量的、物理的、化學的和機械的特性，也包括應用的工作環境和工程技術約束。

滾動體和滾道的材料

對于高溫軸承的滾動體和滾道，評價材料的最重要標準是高溫強度（硬度），機械特性和氧化性。工具鋼是目前制造航天發動機軸承的最常用材料，它的實際溫度極限大約是400°C。在這種溫度下，正常軸承用鋼會快速失去硬度。

超高溫軸承是一組高性能陶瓷材料。在溫度高于1100°C時，這些陶瓷材料比常規的軸承工具鋼具有更高的硬度。在過去的10年里，開發了一種具有高速高溫的陶瓷材料制成的滾動軸承：熱壓的或熱等靜壓的氮化硅。當有足夠的潤滑劑的時候，氮化硅是合用的，因為具有好的高溫強度和硬度，在強度/重量關系上有優勢，而且還能具有極好的防止滾動體發生疲勞性能。

然而，氮化硅有缺點，包括較低的抗拉強度，較低斷裂韌度和非常低的熱膨脹系數。由于具有這些性能，在陶瓷軸承的制造和應用方面需要做大量的開發工作。

其他的陶瓷材料，例如碳化硅和碳化鈦，已經被評為合適的滾動體和滾圈的材料。盡管不像氮化硅那么普及和成熟，它們確實具有某些能夠使其成為高溫滾動軸承備選材料的性能。例如，在做40000r/min的軸承測試中，把碳化硅作為滾動體的材料，雖然溫度沒有達到極限，但是它已經超過了液體潤滑劑的范圍。潤滑系統僅僅包含了一層固體潤滑劑膜。

碳化硅有利于在高溫軸承中應用的性能是其良好的導熱率和熱擴散率，抗氧化性和高純度（性能幾乎不受雜質的影響）。這種材料的一個缺點是它具有較高的彈性模量。它的彈性模量比熱壓氮化硅高出50%，因為高赫茲接觸應力的危險，使這一特性作為一個潛在的問題。

固體潤滑劑

值得注意的是，對于大多數的合成潤滑劑，它的溫度極限幾乎等于最先進的軸承用鋼的溫度。對于未來渦輪發動機，計算的工作溫度是大大超過了這些材料的溫度極限。唯一的解決辦法就是利用非常規的潤滑劑。

如果滾動軸承充分潤滑劑和并且有良好的密封性，阻擋污染物進入，軸承的壽命一般取決于材料的疲勞極限。如果不能采用液體潤滑劑，則有必要采用某種形式的邊界潤滑來減少摩擦熱和磨損。軸承接觸部分表面形成的氧化層可以提供有限周期的潤滑。

當選擇了固體潤滑劑之后，發現困難在于找到一種復合物，它的耐熱和抗氧化性都超過溫度范圍，例如，從-50°C到+980°C。在低溫條件下工作良好的固態潤滑劑經常會在高溫情況下被損壞或變得有磨蝕性，反之亦然。

潤滑膜的重要性怎么強調都不過分，即使采用陶瓷材料時也是這樣。無潤滑的氮化硅或碳化硅既沒有固有的低摩擦性，也沒有良好的抗磨損性。這些特性可以通過與材料相適宜的固態潤滑劑的幫助而獲得。用包含高溫添加劑的石墨潤滑氮化硅，可以形成一層減小摩擦系數的摩擦化學膜，因此，便減少了熱量的產生。摩擦力的減小取決于：油膜與基體材料相比，它是否更容易被撕裂。

對于工作在超高溫—--高于550℃情況下的軸承，更要考慮較之于石墨潤滑劑更具熱穩定性的固態潤滑劑。在充分理解各式各樣元件之間的摩擦學關系的前提下，來進行復雜潤滑系統的開發，如：高溫潤滑劑，陶瓷制軸承，是絕對必要的。