De toepassing van nieuwe slijtagebestendige keramische materialen in industriële apparatuur en pijpleidingen wordt steeds vaker toegepast vanwege hun uitstekende prestaties.Door gewone metalen materialen te vervangen, de levensduur en de continue productiecapaciteit van de apparatuur zijn sterk verbeterd.Tegenwoordig zijn slijtagebestendige keramische onderdelen voor de ingenieurskeramiek, zowel in binnen- als buitenland, voornamelijk gemaakt van materialen zoals aluminium, zircone, siliciumcarbide,en siliciumnitride.

Onder deze producten zijn aluminiumkeramiek goed slijtvast, corrosiebestendig, mechanisch werkzaam, uitstekende productiecapaciteit en zeer betaalbaar.Ze zijn zeer geschikt voor industriële toepassingen en zijn een van de meest gebruikte slijtvast materiaal op dit gebied gewordenZe kunnen overal worden gezien in wilde en ongebreidelde situaties zoals ertsbrekings- en verwerkingssystemen, grondstofmalingsystemen en snelle snijwerkzaamheden.

Het geheim van slijtvastheid van aluminiumkeramiek

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, en keramische materialen met een hoge hardheid en breuksterkte hebben een lagere slijtage.Wetenschappers uit verschillende landen hebben uitgebreid onderzoek gedaan naar het verbeteren van de hardheid en breuksterkte van keramische materialen, die in de volgende aspecten kunnen worden geanalyseerd:

1 Keramische korrels

Er zijn twee soorten alumina-keramische materialen: eenfasige keramiek en meerfasige keramiek (d.w.z. het toevoegen van een tweede fase aan de matrix).Op het gebied van onderzoek naar de correlatie tussen de korrelgrootte en de tribologische eigenschappen van keramiekIn de eerste fase van het onderzoek werd vooral gekeken naar de invloed van de korrelgrootte van de matrixfase (of tweede fase) op de tribologische eigenschappen van keramiek.

Roy et al. 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, en de korreltrek- en korrelgrensmicroraken van submicron keramiek waren aanzienlijk kleiner dan die van grofkorrel aluminium keramiek.Sedlacek et al. onderzochten het effect van verschillende aluminiummatrixkorrelgroottes op de slijtprestaties, met aluminiummatrixkorrelgroottes variërend van 0,8 tot 4μDe variatie tussen m en de tweede fase SiC is op nanoschaal.Onderzoek heeft aangetoond dat de slijtvastheid van alumina-matrix in submicrongrootte beter is dan die van nanocomposite-keramiek met micrometerkorrelgrootte;Wanneer de matrixkorrels op submicron schaal zijn, is er geen significant verband tussen slijtvastheid en breuksterkte.terwijl de slijtage van aluminiumcomposite keramiek met een matrix op micrometerschaal afneemt met toenemende hardheid.

Uit de bovenstaande voorbeelden blijkt duidelijk dat het raffineren van korrels doeltreffend kan bijdragen tot de verbetering van de uniformiteit van de materiaalstructuur.inclusief verhoging van de materiaaldichtheid en vermindering van materiaaldefecten.

2 Materiaal van de tweede fase

Op het gebied van onderzoek naar de tribologische eigenschappen van aluminiumkeramiek met meerdere fasen, componentcompounding, waarbij door toevoeging van verschillende tweede fasen, deeltjes (of snor) samengestelde materialen worden gevormd,is ook de belangrijkste manier om de tribologische (of snij) eigenschappen van aluminiumkeramiek te verbeteren.Volgens de verschillende mechanismen kan het in verschillende soorten worden onderverdeeld, waaronder het tweede fase zelfglijmmechanisme, het tweede fase graangrensversterkende effect,en de tweede fase van het mechanisme voor chemische wrijvingsreactie.

● Tweede fase zelfglijmmechanisme.Het introduceren van vaste smeermiddelen van de tweede fase zoals grafiet, CaF2, PbWO4, MoS2, BN,en zachte metalen in de Al2O3-keramische matrix kan de wrijvingscoëfficiënt van het materiaal effectief verminderen en de tribologische eigenschappen verbeteren.10% CaF2 vaste smeermiddel werd ingevoerd in de Al2O3/TiC samengestelde keramische matrix, en CaF2 werd geëxtrudeerd en gecoat op het wrijvingsoppervlak om een zelfglijende film te vormen.De zelfglijende film kan de hechting tussen het materiaal en de wrijvingspare effectief voorkomen, vermindert de wrijvingscoëfficiënt en speelt een rol van zelfglijmiddel.

De tweede fase graan grens versterking effect.Het introduceren van een tweede fase (voornamelijk deeltjes en snorvlekken) in de aluminiumkeramische matrix,gebruikmakend van het verschil in thermische uitbreidingscoëfficiënt tussen verspreide deeltjes en het matrixmateriaal, veroorzaakt residuele spanning tijdens het koelingsproces van materiaalbereiding, waardoor het effect van het versterken van de korrelgrenzen wordt bereikt.Ze moeten niet alleen de inherente korrelgrensenergie van het matrixmateriaal overwinnen., maar ook de extra energie die wordt gebracht door restcompressieve spanning, waardoor de kraakverspreidingsweerstand toeneemt.

Aan de andere kant zullen, door de kleinere koëfficiënt van thermische uitbreiding van de deeltjes van de tweede fase in vergelijking met de matrix, volume-effecten optreden tijdens het afkoelen van het materiaal,wat leidt tot micro-scheuren rond de tweede fase deeltjes, waardoor scheuren afwijken en meer energie verbruikt voor de verspreiding van scheuren;Bovendien hebben de deeltjes van de tweede fase over het algemeen een ongeveer bolvormige vorm, waardoor de scheurpunt passiveert, waardoor de spanningsconcentratie wordt verminderd en de verspreiding van scheuren wordt voorkomen.het verbeteren van de wrijvingseigenschappen van het materiaal.

Het tweede fase wrijvingschemische reactiemechanisme.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, waardoor een smeermiddel wordt gevormd en de wrijvingscoëfficiënt van het materiaal wordt verlaagd, waardoor de wrijvings eigenschappen van het materiaal worden verbeterd.

Het introduceren van TiB2-deeltjes in een Al2O3-keramische matrix om Al2O3/TiB2-composit-keramische snijgereedschappen te bereiden.Tijdens snijproeven met 45 # getemperd staal werd vastgesteld dat bij een snij snelheid van meer dan 120 m/min, dat wil zeggen dat de snijtemperatuur hoger is dan 800 °C, reageert TiB2 in Al2O3/TiB2 samengestelde keramische snijgereedschappen met zuurstof om TiO2 en B2O3 te genereren.Vanwege de veel lagere elastische modulus en hardheid van TiO2 in vergelijking met het matrixmateriaal, de scheersterkte van het gereedschap wordt verminderd, wat resulteert in een afname van de wrijvingscoëfficiënt van het materiaal, het verminderen van de slijtage van het gereedschap en het verbeteren van de slijtvastheid van het gereedschap.

3 Tribologisch mechanisme

Onder verschillende toepassingsscenario's verschillen de wrijvingsmechanismen van aluminiumkeramiek eigenlijk.Daarom moeten verschillende versterkingsmethoden worden gecombineerd om de behandeling dienovereenkomstig aan te passen..

Het slijtmechanisme van keramische snijgereedschappen van Al2O3/TiB2 tijdens het droge snijden met lage snelheid wordt gekenmerkt door slijtage door kleefstof en slijtage door schuurstoffen;Bij de snelle droogsnijden wordt het slijtage-mechanisme van het gereedschap gemanifesteerd als oxidatie slijtage.De reactiefilm die op het werktuigoppervlak ontstaat door chemische wrijvingsreacties, speelt een rol als vaste smeermiddelMet de toename van het TiB2-gehalte en de snij snelheid wordt het wrijvings- en slijtvast effect van de reactiefilm versterkt.

De tribologische eigenschappen van keramische gereedschapsmaterialen op basis van Al2O3 zijn gerelateerd aan het type additieven en hun slijtvastheid is in afnemende volgorde: Al2O3/SiCw, Al2O3/Ti (C, N) en Al2O3/TiC;De wrijvingseigenschappen van het materiaal zijn gerelateerd aan de hardheid (H), de elastische modulus (E) en de breuksterkte (KIC).De slijtagegraad W neemt toe met de toename van de E/H en neemt af met de toename van de KIG;Het slijtmechanisme van keramische gereedschapsmaterialen van Al2O3/TiC is voornamelijk slijtage door kleefstof, terwijl het slijtmechanisme van keramische gereedschapsmaterialen van Al2O3/Ti (C, N) en Al2O3/SiCw voornamelijk slijtage door slijtage is.

De toepassing van slijtagebestendige aluminiumkeramiek

1 Toepassing in materialen- en kolenvervoersystemen

De slijtage van de apparatuur van kolen- en materiaalvervoersystemen wordt hoofdzakelijk veroorzaakt door slagkracht en wrijving, waarbij de slijtageonderdelen scheidsbeugels, tees en kolenschuit zijn.Deze onderdelen zijn extreem gevoelig voor slijtage en zelfs slijtage.Wanneer elektriciteitscentrales en cementcentrales beklede mangaanstaalplaten gebruiken, bedraagt de gebruiksduur over het algemeen ongeveer 6 maanden en zijn ze gevoelig voor kolenklemmen en poederblokkering.Hoewel het gebruik van polyethyleenplaten met een zeer hoog molecuulgewicht niet gemakkelijk te blokkeren is, zijn hun slag- en slijtvastheid niet zo goed als die van mangaanstaalplaten,Vooral wanneer er steenkoolpoeder- en cementdeeltjes in de verbinding tussen de bekledingsplaat en de stalen plaat worden geperst en afvallen..Het gebruik van slijtagebestendige aluminiumkeramiek zal de levensduur aanzienlijk verbeteren, de veiligheid van de productie aanzienlijk verbeteren en economische voordelen opleveren.

2 Toepassing in het freesysteem

De slijtage van de kolenpoederproductiesystemen in kolencentrales wordt hoofdzakelijk veroorzaakt door de botsing van kolenpoeder en door de slijtage bij een inslag.De hoge snelheid van de luchtstroom van het kolenpoeder veroorzaakt ernstige slijtage van de uitlaat van de kolenmolens, de inlaat en de uitlaat van de grof- en fijnpoederseparator en de primaire luchtleiding van de pulveriseringsapparatuur.Hetzelfde fenomeen treedt op in de luchtleidingbuig van het poederselectiesysteem van de cementfabriek.Het gebruik van slijtagebestendige aluminiumkeramiek zal een positieve invloed hebben op de werkelijke productie.

3 Toepassing in as- en slagsystemen

In elektriciteitscentrales die gebruikmaken van hydraulische asverwijderings- en slakkenontladingssystemen, zijn de in- en uitlaatpijpen zoals aspompen, asgraven en sproeiers ernstig versleten.Na gebruik van slijtvast aluminium keramiek, de levensduur is lang en de slijtvastheid is goed, waardoor problemen zoals zware mechanische onderhoudswerkzaamheden en een slecht milieu worden opgelost.

4 Als slijpmiddel

Vanwege zijn hoge hardheid, matige dichtheid, slijtvastheid, corrosiebestandheid en lage prijs,Aluminiummalen worden veel gebruikt bij het malen en verwerken van grondstoffen in industrieën zoals cementHet is een hoogwaardig slijpmedium.In de bouwkeramische industrie is de slijtagefficiëntie van slijpballen van aluminium 20 tot 40% hoger dan die van natuurlijke sieraad en kiezelstenen.Met de vermindering van de natuurlijke grondstoffen van hoogwaardige kogelstenen en de hoge slijtage van gewone keramische kogels, zullen steeds meer fabrikanten gebruik maken van alumina slijpballen.

5 Olie- en gaswinning

Alumina slijtagebestendige keramiek kan zich aanpassen aan ruwe omgevingen, met name die met een aluminiumgehalte van meer dan 97% (in massa), die kan worden gebruikt in boorapparatuur voor olie en aardgas.Typische toepassingen zijn sproeiers, klepstoelen, regulerende apparaten, pomptoebehoren en zelfs boorstuktoebehoren die kunnen trillen in hogedrukomgevingen, in aardolie en moddermortier,en soms werken in aanwezigheid van zuren en zouten, met strengere eisen voor slijtvastheid en corrosiebestendigheid.