औद्योगिक उपकरणों और पाइपलाइनों में नई पहनने के प्रतिरोधी सिरेमिक सामग्री का उपयोग उनके उत्कृष्ट प्रदर्शन के कारण तेजी से व्यापक हो रहा है।साधारण धातु सामग्री को बदलकर, उपकरण के सेवा जीवन और निरंतर उत्पादन क्षमता में काफी सुधार हुआ है।वर्तमान में, घरेलू और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर इंजीनियरिंग सिरेमिक के क्षेत्र में पहनने के प्रतिरोधी सिरेमिक घटक ज्यादातर एल्यूमीनियम, जिरकोनिया, सिलिकॉन कार्बाइड,और सिलिकॉन नाइट्राइड.

इनमें एल्यूमिना सिरेमिक्स का पहनने में अच्छा प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, यांत्रिक गुण, उत्कृष्ट उत्पादन क्षमता और बहुत सस्ती कीमत है।वे औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए काफी उपयुक्त हैं और इस क्षेत्र में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली पहनने के प्रतिरोधी सामग्री में से एक बन गए हैंवे हर जगह जंगली और अनियंत्रित स्थितियों में देखे जा सकते हैं जैसे कि अयस्क कुचल और प्रसंस्करण प्रणाली, कच्चे माल पीसने की प्रणाली और उच्च गति से काटने।

एल्युमिनियम सिरेमिक के पहनने के प्रतिरोध का रहस्य

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, और उच्च कठोरता और फ्रैक्चर टिकाऊपन वाली सिरेमिक सामग्री में कम पहनने की दर होती है।विभिन्न देशों के विद्वानों ने सिरेमिक सामग्री की कठोरता और टूटने की कठोरता में सुधार पर व्यापक शोध किया है, जिसका विश्लेषण निम्नलिखित पहलुओं में किया जा सकता हैः

1 सिरेमिक अनाज का आकार

एल्युमिना सिरेमिक सामग्री के दो प्रकार हैंः एकल-चरण सिरेमिक और बहु-चरण सिरेमिक (यानी मैट्रिक्स में दूसरा चरण जोड़ना) ।अनाज के आकार और सिरेमिक ट्राइबोलॉजिकल गुणों के बीच संबंध पर अनुसंधान के क्षेत्र में, शोधकर्ताओं ने मुख्य रूप से मिट्टी के बरतन के ट्राइबोलॉजिकल गुणों पर मैट्रिक्स चरण (या दूसरे चरण) के अनाज के आकार के प्रभाव की जांच की।

रॉय एट अल 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, और सबमाइक्रोन सिरेमिक्स के अनाज खींचने और अनाज सीमा माइक्रोक्रैक मोटे अनाज वाले एल्यूमिना सिरेमिक्स की तुलना में काफी कम थे।Sedlacek et al. ने विभिन्न एल्युमिनियम मैट्रिक्स अनाज आकारों के पहनने के प्रदर्शन पर प्रभाव की जांच की, एल्युमिनियम मैट्रिक्स अनाज आकार 0.8 से 4 तकμm और दूसरे चरण के SiC के बीच भिन्नता नैनोस्केल पर है।अनुसंधान से पता चला है कि अल्युमिना मैट्रिक्स का उपमाइक्रोन आकार में पहनने का प्रतिरोध माइक्रोमीटर अनाज के आकार के नैनोकॉम्पोजिट सिरेमिक से बेहतर है।जब मैट्रिक्स के दाने उपमाइक्रोन पैमाने पर होते हैं, तो पहनने के प्रतिरोध और फ्रैक्चर कठोरता के बीच कोई महत्वपूर्ण संबंध नहीं होता है,जबकि माइक्रोमीटर पैमाने पर एक मैट्रिक्स के साथ एल्यूमिना मिश्रित सिरेमिक की पहनने की दर बढ़ी हुई कठोरता के साथ कम हो जाती है.

स्पष्ट रूप से, उपरोक्त उदाहरणों से यह देखा जा सकता है कि परिष्करण अनाज सामग्री संरचना की एकरूपता में सुधार करने में प्रभावी रूप से मदद कर सकते हैं,जिसमें सामग्री घनत्व बढ़ाना और सामग्री दोषों को कम करना शामिल है.

2 दूसरे चरण की सामग्री

अल्युमिनियम बहु-चरण चीनी मिट्टी के टुकड़ों के ट्राइबोलॉजिकल गुणों के अनुसंधान के क्षेत्र में, घटक यौगिक, जो विभिन्न दूसरे चरणों, कणों (या मूंछों) को जोड़कर समग्र सामग्री बनाता है,एल्युमिना सिरेमिक के ट्राइबोलॉजिकल (या काटने) गुणों में सुधार करने का मुख्य तरीका भी है।विभिन्न प्रभावकारी तंत्रों के अनुसार इसे कई प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है, जिसमें दूसरे चरण के स्व-चिकन तंत्र, दूसरे चरण के अनाज सीमा को मजबूत करने वाला प्रभाव,और दूसरे चरण घर्षण रासायनिक प्रतिक्रिया तंत्र.

● दूसरा चरण स्व-चिकन तंत्र।दूसरे चरण के ठोस स्नेहक जैसे ग्राफाइट, CaF2, PbWO4, MoS2, BN,और नरम धातुओं में Al2O3 सिरेमिक मैट्रिक्स प्रभावी ढंग से सामग्री के घर्षण गुणांक को कम कर सकते हैं और इसके tribological गुणों में सुधार.10% CaF2 ठोस स्नेहक को Al2O3/TiC कम्पोजिट सिरेमिक मैट्रिक्स में डाला गया और CaF2 को बाहर निकाला गया और घर्षण सतह पर एक स्व-स्नेहक फिल्म बनाने के लिए लेपित किया गया।आत्म स्नेहन फिल्म प्रभावी ढंग से सामग्री और घर्षण जोड़ी के बीच आसंजन को रोक सकती है, घर्षण गुणांक को कम करता है, और स्व-चिकन भूमिका निभाता है।

दूसरे चरण का अनाज सीमा वृद्धि प्रभाव।एल्यूमीनियम सिरेमिक मैट्रिक्स में एक दूसरा चरण (मुख्य रूप से कण और मूंछें) पेश करना,फैला हुआ कणों और मैट्रिक्स सामग्री के बीच थर्मल विस्तार गुणांक में अंतर का उपयोग, सामग्री तैयार करने की शीतलन प्रक्रिया के दौरान अवशिष्ट तनाव उत्पन्न करता है, अनाज की सीमाओं को मजबूत करने के प्रभाव को प्राप्त करता है।वे न केवल मैट्रिक्स सामग्री के अंतर्निहित अनाज सीमा ऊर्जा पर काबू पाने की जरूरत है, लेकिन शेष संपीड़न तनाव द्वारा लाए गए अतिरिक्त ऊर्जा, जिससे दरार प्रसार प्रतिरोध बढ़ता है।

दूसरी ओर, मैट्रिक्स की तुलना में दूसरे चरण के कणों के थर्मल विस्तार गुणांक के कम होने के कारण, सामग्री के ठंडा होने के दौरान मात्रा प्रभाव होगा,दूसरे चरण के कणों के चारों ओर सूक्ष्म दरारों के लिए अग्रणी, दरार विचलन को प्रेरित करने और दरार प्रसार के लिए अधिक ऊर्जा की खपत;इसके अतिरिक्त, दूसरे चरण के कणों का आकार आम तौर पर लगभग गोलाकार होता है, जो दरार के सिर को निष्क्रिय करता है, तनाव की एकाग्रता को कम करता है और दरार के प्रसार को रोकता है,इस प्रकार सामग्री के घर्षण गुणों में सुधार.

दूसरा चरण घर्षण रासायनिक प्रतिक्रिया तंत्र।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, एक स्नेहक फिल्म का उत्पादन और सामग्री के घर्षण गुणांक को कम करने, इस प्रकार सामग्री के घर्षण गुणों में सुधार।

TiB2 कणों को Al2O3 सिरेमिक मैट्रिक्स में Al2O3/TiB2 कम्पोजिट सिरेमिक काटने के उपकरण तैयार करने के लिए पेश करना,यह 45 # quenched स्टील के साथ काटने के प्रयोगों के दौरान पाया गया कि जब काटने की गति 120m/min से अधिक है, यानी काटने का तापमान 800 °C से अधिक है, TiB2 Al2O3/TiB2 मिश्रित सिरेमिक काटने के उपकरण में TiO2 और B2O3 उत्पन्न करने के लिए ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है।मैट्रिक्स सामग्री की तुलना में TiO2 के बहुत कम लोचदार मॉड्यूल और कठोरता के कारण, उपकरण की कतरनी की ताकत कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप सामग्री के घर्षण गुणांक में कमी आती है, उपकरण के चिपकने वाले पहनने को कम करता है, और उपकरण के पहनने के प्रतिरोध में सुधार होता है.

3 ट्राइबोलॉजिकल तंत्र

विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के तहत, एल्युमिना सिरेमिक द्वारा प्रदर्शित घर्षण तंत्र वास्तव में अलग हैं,इसलिए उपचार को तदनुसार अनुकूलित करने के लिए विभिन्न सुदृढीकरण विधियों का संयोजन किया जाना चाहिए।.

कम गति सूखी काटने के दौरान Al2O3/TiB2 सिरेमिक काटने के औजारों के पहनने की तंत्र चिपकने वाला पहनने और घर्षण पहनने की विशेषता है;उच्च गति सूखी काटने में, उपकरण के पहनने के तंत्र ऑक्सीकरण पहनने के रूप में प्रकट होता है।घर्षण रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से उपकरण की सतह पर उत्पन्न प्रतिक्रिया फिल्म ठोस स्नेहन की भूमिका निभाता है, उपकरण के पहनने के प्रतिरोध में सुधार करता है। TiB2 सामग्री और काटने की गति में वृद्धि के साथ, प्रतिक्रिया फिल्म का घर्षण विरोधी और पहनने विरोधी प्रभाव बढ़ जाता है।

Al2O3 आधारित सिरेमिक औजार सामग्री के ट्राइबोलॉजिकल गुण additives के प्रकार से संबंधित हैं, और उनके पहनने के प्रतिरोध घटते क्रम में हैंः Al2O3/SiCw, Al2O3/Ti (C, N), और Al2O3/TiC;सामग्री के घर्षण गुण इसकी कठोरता (एच), लोचदार मॉड्यूल (ई), और टूटने की कठोरता (केआईसी) से संबंधित हैं।पहनने की दर W E/H की वृद्धि के साथ बढ़ती है और KIC की वृद्धि के साथ घटती है;Al2O3/TiC सिरेमिक उपकरण सामग्री का पहनने का तंत्र मुख्य रूप से चिपकने वाला पहनना है, जबकि Al2O3/Ti (C, N) और Al2O3/SiCw सिरेमिक उपकरण सामग्री का पहनने का तंत्र मुख्य रूप से घर्षण पहनना है।

एल्युमिना पहनने के प्रतिरोधी सिरेमिक का अनुप्रयोग

1 सामग्री और कोयला परिवहन प्रणालियों में अनुप्रयोग

कोयला और सामग्री परिवहन प्रणालियों का उपकरण पहनना मुख्य रूप से प्रभाव बल और घर्षण के कारण होता है, जिसमें पहनने वाले भाग अलग करने वाले बैफल, टी और कोयला स्लट होते हैं।ये भाग पहनने और यहां तक कि पहनने के लिए बेहद प्रवण हैं।जब बिजली संयंत्रों और सीमेंट संयंत्रों में अस्तरित मैंगनीज स्टील प्लेटों का उपयोग किया जाता है, तो उपयोग का समय आम तौर पर लगभग 6 महीने होता है, और वे कोयले के चिपकने और पाउडर के अवरुद्ध होने के लिए प्रवण होते हैं;हालांकि अति-उच्च आणविक भार वाली पॉलीइथिलीन शीट का उपयोग करना आसान नहीं है, लेकिन उनकी प्रभाव प्रतिरोध और पहनने के प्रतिरोध मैंगनीज स्टील प्लेटों के समान अच्छे नहीं हैं,विशेष रूप से जब वहाँ कोयला पाउडर और सीमेंट कणों में निचोड़ा और अस्तर प्लेट और इस्पात प्लेट के बीच संयुक्त पर गिर रहे हैं.एल्युमिना पहनने के प्रतिरोधी सिरेमिक का उपयोग सेवा जीवन में काफी सुधार करेगा, सुरक्षा उत्पादन में महत्वपूर्ण सुधार और आर्थिक लाभ लाएगा।

2 मिलिंग सिस्टम में अनुप्रयोग

कोयला से चलने वाले बिजली संयंत्रों में कोयला पाउडर उत्पादन प्रणाली का पहनना मुख्य रूप से कोयला पाउडर टक्कर और प्रभाव पहनने के कारण होता है।उच्च गति वाले कोयला पाउडर वायु प्रवाह से कोयला मिल के आउटलेट, मोटे और बारीक पाउडर विभाजक इनलेट और आउटलेट, और पाउडर बनाने वाले उपकरण के प्राथमिक वायु नलिका कोहनी पर गंभीर पहनने और आंसू का कारण बनता है।सीमेंट संयंत्र के पाउडर चयन प्रणाली के वायु नलिका मोड़ में भी यही घटना होती है।पहनने के प्रतिरोधी एल्युमिना सिरेमिक का उपयोग वास्तविक उत्पादन पर सकारात्मक प्रभाव डालेगा।

3 राख और स्लग सिस्टम में अनुप्रयोग

उन बिजली संयंत्रों में जो हाइड्रोलिक राख हटाने और स्लैग डिस्चार्ज सिस्टम का उपयोग करते हैं, इनलेट और आउटलेट पाइप जैसे कि राख पंप, राख खदान और नोजल गंभीर रूप से पहने जाते हैं।पहनने के लिए प्रतिरोधी एल्यूमिना सिरेमिक का उपयोग करने के बाद, सेवा जीवन लंबा है और पहनने का प्रतिरोध अच्छा है, जो भारी यांत्रिक रखरखाव कार्यों और खराब वातावरण जैसी समस्याओं को हल करता है।

4 पीसने के माध्यम के रूप में

इसकी उच्च कठोरता, मध्यम घनत्व, पहनने के प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध और कम कीमत के कारण,एल्यूमिना पीसने की गेंदों का व्यापक रूप से सीमेंट जैसे उद्योगों में कच्चे माल के पीसने और प्रसंस्करण में उपयोग किया जाता है, खनिज, चीनी मिट्टी, इलेक्ट्रॉनिक सामग्री, चुंबकीय सामग्री, कोटिंग और पेंट। वे एक उच्च गुणवत्ता वाले पीस माध्यम हैं।निर्माण सिरेमिक उद्योग में एल्यूमिना पीसने वाली गेंदों का पहनने की दक्षता प्राकृतिक चक्की और चट्टानों की तुलना में 20% से 40% अधिक है।उच्च गुणवत्ता वाले प्राकृतिक गेंद पत्थर संसाधनों की कमी और साधारण सिरेमिक गेंदों की उच्च पहनने की दर के साथ, एल्यूमिना पीसने की गेंदों का उपयोग अधिक से अधिक निर्माताओं द्वारा किया जाएगा।

5 तेल और गैस निकासी

एल्युमिनियम पहनने के प्रतिरोधी सिरेमिक कठोर वातावरण में अनुकूलित हो सकते हैं, विशेष रूप से एल्युमिनियम सामग्री 97% से अधिक (मास के आधार पर) के साथ, जिसका उपयोग तेल और प्राकृतिक गैस के लिए ड्रिलिंग उपकरण में किया जा सकता है।विशिष्ट अनुप्रयोगों में नोजल, वाल्व सीट, विनियामक उपकरण, पंप सहायक उपकरण और यहां तक कि ड्रिल बिट सहायक उपकरण शामिल हैं जो उच्च दबाव वाले वातावरण में कंपन कर सकते हैं, पेट्रोलियम और कीचड़ मोर्टार में,और कभी-कभी एसिड और नमक की उपस्थिति में काम करते हैं, पहनने के प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध के लिए सख्त आवश्यकताओं के साथ।