Die Anwendung neuer verschleißbeständiger Keramikmaterialien in Industrieanlagen und Rohrleitungen nimmt aufgrund ihrer hervorragenden Leistung immer weiter zu.Durch Ersetzen von gewöhnlichen Metallmaterialien, die Lebensdauer und die kontinuierliche Produktionskapazität der Geräte erheblich verbessert wurden.Verschleißbeständige keramische Bauteile im Bereich der Ingenieurkeramik im In- und Ausland bestehen hauptsächlich aus Materialien wie Aluminiumoxid, Zirkonium, Siliziumkarbid und Siliziumnitrid.

Unter ihnen sind Aluminiumkeramiken mit guter Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit, mechanischen Eigenschaften, hervorragender Produktionskapazität und sehr erschwinglich.Sie eignen sich sehr gut für industrielle Anwendungen und sind zu einem der am häufigsten verwendeten verschleißfesten Materialien in diesem Bereich gewordenSie sind überall in freien und ungezügelten Situationen zu sehen, wie z. B. bei Erzbrenn- und Verarbeitungssystemen, Rohstoffschleifsystemen und Hochgeschwindigkeitsschnitten.

                                          Das Geheimnis der Verschleißfestigkeit von Aluminiumseramiken

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, und keramische Materialien mit hoher Härte und Bruchfestigkeit haben eine geringere Verschleißrate.Wissenschaftler aus verschiedenen Ländern haben umfangreiche Untersuchungen zur Verbesserung der Härte und Bruchfestigkeit von Keramikmaterialien durchgeführt, die in den folgenden Aspekten analysiert werden können:

1 Keramikkorngröße
Es gibt zwei Arten von Aluminiumkeramikmaterialien: Einphasenkeramik und Mehrphasenkeramik (d. h. Hinzufügen einer zweiten Phase zur Matrix).Im Bereich der Forschung über den Zusammenhang zwischen Korngröße und tribologischen Eigenschaften von Keramik, untersuchten die Forscher hauptsächlich den Einfluß der Korngröße der Matrixphase (oder zweiten Phase) auf die tribologischen Eigenschaften der Keramik.

Roy u. a. 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, und die Mikrokrecke bei Submikronkeramik waren signifikant geringer als bei Aluminiumkeramik mit grobem Korn.Untersucht wurde die Wirkung verschiedener Korngrößen von Aluminiumoxidmatrix auf die Verschleißfähigkeit, wobei die Korngröße der Aluminiumoxidmatrix zwischen 0,8 und 4 μ m variierte, während die zweite Phase SiC in Nanoskala war.Untersuchungen haben gezeigt, dass die Verschleißfestigkeit von Aluminiumoxidmatrix in Submikrongröße besser ist als die von nanocomposite Keramik mit MikrometerkorngrößeWenn die Matrixkörner auf der Submikronskala liegen, gibt es keinen signifikanten Zusammenhang zwischen Verschleißfestigkeit und Bruchfestigkeit.während die Verschleißrate von Aluminium-Verbundkeramik mit einer Matrix im Mikrometermaßstab mit zunehmender Härte abnimmt.
Aus den vorstehenden Beispielen geht offensichtlich hervor, daß die Veredelung von Körnern wirksam zur Verbesserung der Einheitlichkeit der Materialstruktur beitragen kann.einschließlich der Erhöhung der Materialdichte und der Verringerung von Materialfehlern.

2 Material der zweiten Phase
Auf dem Gebiet der Forschung über die tribologischen Eigenschaften von Aluminiumoxid-Mehrphasenkeramik, Komponentenverbindung, die durch Hinzufügen verschiedener zweiter Phasen, Partikel (oder Wimpern) zusammengesetzte Materialien bildet,ist auch der wichtigste Weg, um die tribologischen (oder Schneide) Eigenschaften von Aluminiumkeramik zu verbessern.einschließlich des Selbstschmiermechanismus der zweiten Phase, der zweite Phase Korngrenze Stärkungseffekt, und der zweite Phase Reibung chemische Reaktionsmechanismus.
● Selbstschmiermechanismus der zweiten Phase: Einführung von Graphit in die Al2O3-Keramikmatrix CaF2、PbWO4、MoS2、BN、Zweitphasige feste Schmierstoffe wie weiche Metalle können den Reibungskoeffizienten von Materialien wirksam reduzieren, wodurch ihre tribologischen Eigenschaften verbessert wurden. In die Al2O3/TiC-Verbundkeramikmatrix wurde ein 10%iger CaF2-Festschmierstoff eingeführt.und CaF2 wurde extrudiert und auf die Reibungsoberfläche beschichtet, um einen selbstschmierenden Film zu bilden. Der selbstschmierende Film kann die Haftung zwischen Material und Reibungspaar wirksam verhindern, den Reibungskoeffizienten verringern und eine selbstschmierende Rolle spielen.
Die zweite Phase, die Grüngrenzverbesserungswirkung, führt eine zweite Phase (hauptsächlich Partikel und Schnurrblätter) in die Aluminiumkeramikmatrix ein.Verwendung der Differenz des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dispergierten Partikeln und dem Matrixmaterial, erzeugt während des Kühlprozesses der Materialzubereitung Restspannungen, wodurch der Effekt der Stärkung der Korngrenzen erreicht wird.Sie müssen nicht nur die inhärente Korngrenzenergie des Matrixmaterials überwinden., aber auch die zusätzliche Energie, die durch die restliche Druckbelastung entsteht, wodurch der Rissverbreitungswiderstand erhöht wird.

Aufgrund des geringeren thermischen Expansionskoeffizienten der Teilchen der zweiten Phase im Vergleich zur Matrix treten während der Materialkühlung Volumenwirkungen auf.Das führt zu Mikrorissen um die Teilchen der zweiten Phase., wodurch eine Rissverzerrung herbeigeführt wird und mehr Energie für die Rissverbreitung verbraucht wird. Darüber hinaus sind die Teilchen der zweiten Phase im Allgemeinen etwa kugelförmig, was die Rissspitze passiviert,Verringerung der Spannungskonzentration und Verhinderung der Ausbreitung von Rissen, wodurch die Reibungsfähigkeit des Materials verbessert wird.
Der zweite Reaktionsmechanismus der Reibung. 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, wodurch ein Schmierstofffilm entsteht und der Reibungskoeffizient des Materials verringert wird, wodurch die Reibungsmerkmale des Materials verbessert werden.
Einführung von TiB2-Partikeln in eine Al2O3-Keramikmatrix zur Herstellung von Al2O3/TiB2-Verbundwerkzeugen für das KeramikschneidenEs wurde bei Schnittversuchen mit 45# gehärtetem Stahl festgestellt, daß bei einer Schnittgeschwindigkeit von mehr als 120 m/min, d. h. bei einer Schneidtemperatur von mehr als 800 °C, reagiert TiB2 in Al2O3/TiB2 zusammengesetzten keramischen Schneidwerkzeugen mit Sauerstoff und erzeugt TiO2 und B2O3.Aufgrund des viel geringeren Elastizitätsmoduls und der viel geringeren Härte von TiO2 im Vergleich zum Matrixmaterial, wird die Scherfestigkeit des Werkzeugs verringert, was zu einer Verringerung des Reibungskoeffizienten des Materials führt, wodurch der Klebstoffverschleiß des Werkzeugs verringert und die Verschleißfestigkeit des Werkzeugs verbessert wird.

3 Tribologischer Mechanismus
Die Reibungsmechanismen von Aluminiumkeramik sind in verschiedenen Anwendungsfällen unterschiedlich.Daher sollten verschiedene Stärkungsmethoden kombiniert werden, um die Behandlung entsprechend anzupassen..
Der Verschleißmechanismus von Al2O3/TiB2-Keramik-Schneidwerkzeugen beim Niedriggeschwindigkeits-Trockenschneiden ist durch Klebstoffverschleiß und Schleifverschleiß gekennzeichnet.Der Verschleißmechanismus des Werkzeugs zeigt sich als Oxidationsverschleiß.Die Reaktionsfolie, die durch Reibungschemikalien auf der Werkzeugoberfläche entsteht, spielt eine feste Schmierfunktion und verbessert die Verschleißfestigkeit des Werkzeugs.Mit zunehmendem TiB2-Gehalt und Schneidgeschwindigkeit, wird die Reaktionsfolie stärker reibungs- und verschleißfeste.
Die tribologischen Eigenschaften von keramischen Schneidwerkzeugmaterialien auf Basis von Al2O3 hängen mit der Art des Zusatzstoffs zusammen und ihre Verschleißfestigkeit ist in abnehmender Reihenfolge: Al2O3/SiCw, Al2O3/Ti (C, N), Al2O3/TiC;und die tribologischen Eigenschaften des Materials beziehen sich auf seine Härte (H), seinen Elastizitätsmodul (E) und seine Bruchfestigkeit (KIC).Die Verschleißrate W steigt mit zunehmender E/H und sinkt mit zunehmender KICDer Verschleißmechanismus der keramischen Werkzeugmaterialien Al2O3/TiC ist hauptsächlich durch Klebstoffverschleiß, während der Verschleißmechanismus der keramischen Werkzeugmaterialien Al2O3/Ti (C, N) und Al2O3/SiCw hauptsächlich durch Schleifverschleiß besteht.

                                                             Die Anwendung von verschleißbeständiger Aluminiumoxidkeramik

1 Anwendung in Material- und Kohlentransportsystemen
Der Verschleiß der Ausrüstung von Kohle- und Materialtransportsystemen wird hauptsächlich durch Aufprallkraft und Reibung verursacht, wobei die Verschleißteile Trennschrauben, Tees und Kohle-Rutsche sind.Diese Teile sind extrem anfällig für Verschleiß und sogar VerschleißBei Kraftwerken und Zementwerken, in denen mit Verkleidung versehene Manganstahlplatten eingesetzt werden, beträgt die Nutzungsdauer im Allgemeinen etwa 6 Monate, und sie sind anfällig für Kohleanstick und Pulverververstopfung.Obwohl die Verwendung von Polyethylenblechen mit hochmolekularem Gewicht nicht leicht zu blockieren ist, sind ihre Stoßfestigkeit und Verschleißfestigkeit nicht so gut wie die von Mangan-Stahlplatten,Vor allem, wenn Kohlenpulver und Zementpartikel in die Verbindung zwischen der Auskleidung und der Stahlplatte gepresst und abfallen.Der Einsatz von verschleißbeständigen Aluminiumoxidkeramiken wird die Lebensdauer erheblich verbessern, die Sicherheit der Produktion und die wirtschaftlichen Vorteile erheblich verbessern.
2 Anwendung im Frässystem
Der Verschleiß der Kohlenpulverproduktionsanlage in Kohlekraftwerken wird hauptsächlich durch Kollisionen von Kohlenpulver und Schlagverschleiß verursacht.Die hohe Geschwindigkeit des Kohlenpulverluftstroms verursacht starken Verschleiß an der Steinkohlenmühle, Grob- und Feinstaub-Trennscheiben-Eingang und -Ausgang und primäre Luftkanal-Elbogen der Pulverisierungsanlage.Das gleiche Phänomen tritt in der Luftkanalbiegung der Zementanlage Pulver-Auswahlsystem aufDie Verwendung von verschleißbeständigen Aluminiumsäuren wird sich positiv auf die tatsächliche Produktion auswirken.
3 Anwendung in Asche- und Schlackensystemen
In Kraftwerken, die hydraulische Ascheentfernung und Schlackeentladungssysteme verwenden, sind die Ein- und Auslassrohren wie Aschepumpen, Aschengräben und Düsen stark abgenutzt.Nach Verwendung von verschleißfestem Aluminium, die Lebensdauer ist lang und die Verschleißfestigkeit gut, wodurch Probleme wie schwere mechanische Wartungsaufgaben und schlechte Umgebung gelöst werden.
4 Als Schleifmedium
Aufgrund seiner hohen Härte, moderaten Dichte, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und niedrigen Preis,Aluminium-Schleifkugeln werden häufig beim Schleifen und Verarbeiten von Rohstoffen in Industriezweigen wie Zement verwendetIn der Baukeramik sind sie ein hochwertiges Schleifmedium.die Verschleißwirksamkeit von Aluminiumoxid-Schleifkugeln ist 20% bis 40% höher als die von natürlichen Feuersteinen und KieselsteinenMit der Reduzierung der Ressourcen für hochwertige natürliche Kugelsteine und der hohen Verschleißrate von gewöhnlichen Keramikkugeln werden von immer mehr Herstellern Aluminium-Schleifkugeln zunehmend verwendet.

5 Öl- und Gasgewinnung
Aluminiumoxid-abnutzungsbeständige Keramik kann sich an raue Umgebungen anpassen, insbesondere an Keramik mit einem Aluminiumoxidgehalt von mehr als 97% (gemessen an der Masse), die in Bohrgeräten für Öl und Erdgas verwendet werden kann.Typische Anwendungen sind Düsen, Ventilsitze, Regelapparate, Pumpenzubehör und sogar Bohrgerätzubehör, das in Hochdruckumgebungen, in Erdöl- und Schlammmörteln vibrieren kann,und manchmal in Gegenwart von Säuren und Salzen arbeiten, mit strengeren Anforderungen an die Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit.