يزداد استخدام المواد السيرامية الجديدة المقاومة للاستعمال في المعدات الصناعية وأنابيب الأنابيب على نطاق واسع بسبب أدائها الممتاز.من خلال استبدال المواد المعدنية العادية، تم تحسين عمر الخدمة وقدرة الإنتاج المستمرة للمعدات بشكل كبير.مكونات السيراميك المقاومة للارتداء في مجال السيراميك الهندسية على الصعيدين المحلي والدولي مصنوعة في الغالب من مواد مثل الألومينازيركونيا، كربيد السيليكون، ونيتريد السيليكون.

من بينها، السيراميك الألومينا لديها مقاومة جيدة للارتداء، ومقاومة للتآكل، والخصائص الميكانيكية، والقدرة على الإنتاج الممتازة، وأنها بأسعار معقولة جدا.فهي مناسبة تماما للتطبيقات الصناعية وأصبحت واحدة من أكثر المواد المقاومة للاستخدام المستخدمة في هذا المجاليمكن رؤيتهم في كل مكان في الحالات البرية وغير المقيدة مثل أنظمة كسارة المعدن ومعالجته، وأنظمة طحن المواد الخام، والقطع عالية السرعة.

                                          سر مقاومة السيراميك من الألومينا

Evans has conducted a systematic study on the factors affecting the wear rate of ceramic materials and found that the hardness and fracture toughness of ceramic materials are the key factors affecting their wear rate، والمواد السيراميكية ذات القسوة العالية وقوة الكسر لديها معدلات ارتداء أقل.قام علماء من مختلف البلدان بإجراء أبحاث مكثفة حول تحسين صلابة و صلابة كسر المواد السيراميكية، والتي يمكن تحليلها في الجوانب التالية:

1 حجم الحبوب السيراميكية
هناك نوعان من مواد السيراميك الألومينا: السيراميك أحادي المرحلة والسيراميك متعددة المراحل (أي إضافة مرحلة ثانية إلى المصفوفة).في مجال البحوث حول العلاقة بين حجم الحبوب والخصائص التريبولوجية للسيراميك، قام الباحثون بشكل رئيسي بالتحقيق في تأثير حجم الحبوب في مرحلة المصفوفة (أو المرحلة الثانية) على الخصائص التريبولوجية للسيراميك.

روى وآخرون studied the friction and wear performance of submicron and micrometer scale single-phase alumina ceramics in biological environments and found that the wear rate of submicron ceramics in bovine serum albumin environment was much lower than that of micrometer scale ceramics، وكانت الشقوق الدقيقة للحبوب والحدود الدقيقة للحبوب من السيراميك تحت الميكرون أقل بكثير من تلك من السيراميك الألومينا ذات الحبوب الخام.دراسة تأثير مختلف أحجام الحبوب من مصفوفة الألومينا على أداء البلى، حيث يختلف حجم الحبوب من مصفوفة الألومينا بين 0.8 و 4 ميكرو مترا، في حين أن المرحلة الثانية SiC كانت على نطاق نانوي.وقد أظهرت الأبحاث أن مقاومة ارتداء مصفوفة الألومينا في حجم ما دون الميكرون هي أفضل من السيراميك النانو المركب مع حجم حبة الميكرومترعندما تكون حبات المصفوفة على نطاق ما دون الميكرون ، لا توجد علاقة كبيرة بين مقاومة الارتداء وصلابة الكسر ،في حين أن معدل ارتداء السيراميك المركب من الألومينا مع مصفوفة على نطاق الميكرومتر ينخفض مع زيادة القسوة.
من الواضح، من الأمثلة المذكورة أعلاه، يمكن أن نرى أن حبات التكرير يمكن أن تساعد بفعالية في تحسين توحيد بنية المواد،بما في ذلك زيادة كثافة المواد وتقليل عيوب المواد.

2 مادة المرحلة الثانية
في مجال البحوث حول الخصائص التريبولوجية لسيراميك الألومينا متعددة المراحل، المركبات المكونة، التي تشكل مواد مركبة عن طريق إضافة مختلف المراحل الثانية، والجسيمات (أو الشارب),كما أنها الطريقة الرئيسية لتحسين خصائص الريبولوجية (أو القطع) لسيراميك الألومينا. وفقًا لآليات التأثير المختلفة ، يمكن تقسيمها إلى عدة أنواع ،بما في ذلك آلية التشحيم الذاتي للمرحلة الثانية، والمرحلة الثانية حافة الحبوب تعزيز التأثير، والمرحلة الثانية الاحتكاك آلية التفاعل الكيميائي.
● آلية التشحيم الذاتي للمرحلة الثانية: إدخال الجرافيت إلى مصفوفة السيراميكية Al2O3 CaF2、PbWO4、MoS2、BN、يمكن للمساحات الصلبة من المرحلة الثانية مثل المعادن الناعمة أن تقلل بشكل فعال من معامل الاحتكاك للمواد، وبالتالي تحسين خصائصها التريبولوجية. تم إدخال 10٪ CaF2 المزلق الصلب في المصفوفة السيراميكية المركبة Al2O3 / TiC ،و CaF2 تم طحنها وتطليها على سطح الاحتكاك لتشكيل فيلم مُزلق ذاتييمكن للفيلم المزلق الذاتي منع الالتصاق بين المادة والزوج من الاحتكاك بفعالية ، والحد من معامل الاحتكاك ، ولعب دور الزيت الذاتي.
المرحلة الثانية تأثير تعزيز الحدود الحبوب. إدخال المرحلة الثانية (خاصة الجسيمات والشوارب) في مصفوفة السيراميك الألومينا،باستخدام الفرق في معامل التوسع الحراري بين الجسيمات المنبثقة ومواد المصفوفة، يولد التوتر المتبقي أثناء عملية تبريد إعداد المواد، وتحقيق تأثير تقوية حدود الحبوب. عندما تنتشر الشقوق على طول حدود الحبوب،لا يحتاجون فقط للتغلب على الطاقة الحدودية الحبوب المتأصلة من المادة مصفوفة، ولكن أيضا الطاقة الإضافية التي يجلبها الإجهاد الضغطية المتبقية، وبالتالي زيادة مقاومة انتشار الشق.

من ناحية أخرى ، بسبب معامل التوسع الحراري الأصغر للجسيمات في المرحلة الثانية مقارنة بالمصفوفة ، ستحدث تأثيرات الحجم أثناء تبريد المواد ،مما يؤدي إلى التشققات الدقيقة حول جزيئات المرحلة الثانية، مما يؤدي إلى انحناء الشقوق ويستهلك المزيد من الطاقة لنشر الشقوق. بالإضافة إلى ذلك ، تكون جسيمات المرحلة الثانية عموماً كروية تقريبًا ، مما يجعل رأس الشقوق غير فعال ،تقليل تركيز الضغط ومنع انتشار الشقوق، وبالتالي تحسين خصائص الاحتكاك للمادة.
المرحلة الثانية آلية التفاعل الكيميائي The mechanism of the second phase frictional chemical reaction refers to the chemical reaction between the second phase doped in the Al2O3 matrix and the gas in the air (mainly oxygen) or with the friction pair material during friction، مما ينتج فيلم تزيين ويقلل من معامل الاحتكاك للمادة ، وبالتالي تحسين خصائص الاحتكاك للمادة.
إدخال جزيئات TiB2 في مصفوفة Al2O3 السيراميكية لإعداد أدوات القطع السيراميكية المركبة Al2O3/TiB2تم العثور خلال تجارب القطع مع 45 # الصلب المكثف أن عندما سرعة القطع أكبر من 120m / min، أي أن درجة حرارة القطع أكبر من 800 درجة مئوية ، فإن TiB2 في أدوات القطع السيراميكية المركبة Al2O3 / TiB2 تتفاعل مع الأكسجين لتوليد TiO2 و B2O3.بسبب انخفاض معدل المرونة وقسوة TiO2 مقارنة بمادة المصفوفة، يتم تقليل قوة القطع للأداة ، مما يؤدي إلى انخفاض في معامل الاحتكاك للمادة ، والحد من ارتداء الملصق للأداة ، وتحسين مقاومة ارتداء الأداة.

3 الآلية التجريبية
تحت سيناريوهات تطبيق مختلفة، آليات الاحتكاك التي تظهر من السيراميك الألومينا هي في الواقع مختلفة،لذلك يجب الجمع بين طرق تقوية مختلفة لتخصيص العلاج وفقا لذلك.
تتميز آلية التآكل لأدوات القطع السيرامية Al2O3 / TiB2 أثناء القطع الجاف منخفض السرعة بالتكسير اللاصق والتكسير اللاصق.تتجلى آلية ارتداء الأداة كارتداء أكسدةتلعب فيلم التفاعل الذي يتم إنشاؤه على سطح الأداة من خلال التفاعلات الكيميائية الاحتكاكية دورًا في التشحيم الصلب ، مما يحسن مقاومة الارتداء للأداة.مع زيادة محتوى TiB2 وسرعة القطع، يتم تعزيز تأثير مكافحة الاحتكاك ومكافحة الارتداء لفيلم التفاعل.
الخصائص التريبولوجية لمواد أدوات القطع السيراميكية القائمة على Al2O3 مرتبطة بنوع المضاف ، ومقاومتها للارتداء هي بترتيب متناقص: Al2O3/SiCw ، Al2O3/Ti (C ، N) ، Al2O3/TiC;وخصائص المواد الريبولوجية مرتبطة بقسوة المادة (H) وحدة المرونة (E) ومرونة الكسر (KIC).معدل الارتداء W يزداد مع زيادة E/H و ينخفض مع زيادة KIC: آلية الارتداء لمواد الأدوات السيرامية Al2O3/TiC هي بشكل رئيسي ارتداء لاصق ، في حين أن آلية الارتداء لمواد الأدوات السيرامية Al2O3/Ti (C ، N) و Al2O3/SiCw هي بشكل رئيسي ارتداء مطحنة.

                                                             تطبيق السيراميك المقاوم للكسور من الألومينا

1 تطبيق في أنظمة نقل المواد والفحم
يسبب ارتداء المعدات في أنظمة نقل الفحم والمواد أساسًا بقوة الاصطدام والاحتكاك ، حيث تكون أجزاء الارتداء هي حواجز الفصل والشرائح والشريط الفحم.هذه الأجزاء عرضة للغاية للارتداء وحتى التآكلعندما تستخدم محطات توليد الكهرباء ومحطات الأسمنت ألواح الفولاذ المنغنيزي المغطاة ، فإن وقت الاستخدام عادة ما يكون حوالي 6 أشهر ، ويميلون إلى لصق الفحم والانسداد في المسحوق.على الرغم من استخدام أوراق البولي إيثيلين ذات الوزن الجزيئي العالي للغاية ليس من السهل حجب، مقاومة الصدمة واستئصالها ليست جيدة مثل ألواح الفولاذ المنغنيزي،خاصة عندما يكون هناك جسيمات مسحوق الفحم والسمنت المضغوطة وتسقط في المفاصل بين لوحة الغطاء واللوحة الصلبةاستخدام السيراميك المقاوم للالبس من الألومينا سيزيد كثيرا من عمر الخدمة، ويجلب تحسينات كبيرة في سلامة الإنتاج والفوائد الاقتصادية.
2 التطبيق في نظام الطحن
يسبب ارتداء نظام إنتاج مسحوق الفحم في محطات توليد الكهرباء التي تعمل بالفحم بشكل رئيسي بسبب اصطدام مسحوق الفحم وتآكل الاصطدام.تدفق الهواء مسحوق الفحم عالية السرعة يسبب ارتداء شديد على منفذ مصنع الفحم، مدخل ومخرج منفصلات المسحوقات الخام والطيفة، ومرفق قناة الهواء الأساسية لمعدات التكسير.نفس الظاهرة تحدث في انحناء قناة الهواء من نظام اختيار مسحوق مصنع الاسمنتسيؤثر استخدام السيراميك الألومينا المقاوم للارتداء بشكل إيجابي على الإنتاج الفعلي.
3 التطبيق في أنظمة الرماد والخامات
في محطات توليد الطاقة التي تستخدم أنظمة إزالة الرماد الهيدروليكية وتفريغ الحطام ، فإن أنابيب الدخول والخروج مثل مضخات الرماد وخنادق الرماد والفوهات تتآكل بشدة.بعد استخدام السيراميك الألومينا المقاوم للارتداء، عمر الخدمة طويل ومقاومة الارتداء جيدة، وحل مشاكل مثل مهام الصيانة الميكانيكية الثقيلة والبيئة السيئة.
4 كوسيلة للطحن
بسبب صلابتها العالية و كثافتها المتوسطة و مقاومة الارتداء و مقاومة التآكل و سعرها المنخفضيتم استخدام كرات طحن الألومينا على نطاق واسع في طحن ومعالجة المواد الخام في الصناعات مثل الاسمنتفي صناعة السيراميك البنائية ، والمواد الإلكترونية ، والمواد المغناطيسية ، والطلاء ، والطلاء.كفاءة ارتداء كرات طحن الألومينا أعلى بنسبة 20 إلى 40٪ من الصخر الطبيعي والحصىمع انخفاض موارد حجر الكرات الطبيعية عالية الجودة وارتفاع معدل ارتداء الكرات السيراميكية العادية ، سيتم استخدام كرات طحن الألومينا بشكل متزايد من قبل المزيد والمزيد من الشركات المصنعة.

5 استخراج النفط والغاز
السيراميك المقاوم للالبس من الألومينا يمكن أن يتكيف مع البيئات القاسية ، وخاصة تلك التي تحتوي على محتوى الألومينا أكثر من 97 ٪ (من حيث الكتلة) ، والتي يمكن استخدامها في معدات الحفر للنفط والغاز الطبيعي.تطبيقات نموذجية تشمل فوهات، مقاعد الصمامات، أجهزة تنظيم، ملحقات المضخة، وحتى ملحقات الحفر التي يمكن أن تهتز في بيئات عالية الضغط، في البترول والخرسانة الطين،وأحياناً تعمل في وجود الأحماض والملحات، مع متطلبات أكثر صرامة لمقاومة التآكل ومقاومة التآكل.