새로운 마모 저항 세라믹 재료의 사용은 산업 장비와 파이프 라인에서 점점 더 널리 퍼지고 있습니다.일반 금속 물질을 대체함으로써, 장비의 서비스 수명과 지속적인 생산 능력이 크게 향상되었습니다.오늘날 국내외에서 엔지니어링 세라믹 분야에서 사용되는 마모 저항 세라믹 부품은 주로 알루미나, 지르코니아, 실리콘 카바이드,그리고 실리콘 나이트라이드.

그 중 알루미나 세라믹은 마모 저항성, 부식 저항성, 기계적 특성, 우수한 생산 능력, 그리고 매우 저렴한 가격에 있습니다.그들은 산업용 용도로 매우 적합하며이 분야에서 가장 일반적으로 사용되는 마모 저항성 재료 중 하나가되었습니다.그들은 광석 분쇄 및 가공 시스템, 원자재 밀링 시스템 및 고속 절단 시스템과 같은 야생적이고 제한되지 않은 상황에서 어디에서나 볼 수 있습니다.

알루미나 세라믹 의 마모 저항성 의 비밀

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, 그리고 높은 강도와 깨지기 강도를 가진 세라믹 물질은 마모율이 낮습니다.여러 나라의 학자들은 세라믹 재료의 경화와 부서지기 견고성 향상에 대한 광범위한 연구를 수행했으며 다음과 같은 측면으로 분석 할 수 있습니다.

1 세라믹 곡물 크기

알루미나 세라믹 소재는 두 가지 종류가 있습니다. 단相 세라믹과 다相 세라믹 (즉, 매트릭스에 두 번째 단계를 추가합니다.)곡물 크기와 세라믹 트리보로지학적 특성 사이의 상관관계에 관한 연구 분야에서, 연구자들은 주로 매트릭스 단계 (또는 두 번째 단계) 의 곡물 크기의 세라믹 트리볼로지 특성에 대한 영향을 조사했습니다.

로이 등 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, 그리고 자그마치 미미크론 세라믹의 곡물 끌어내림 및 곡물 경계 미세 균열은 거친 곡물 알루미나 세라믹보다 현저히 적었습니다.Sedlacek et al.는 다른 알루미나 매트릭스 곡물 크기가 마모 성능에 미치는 영향을 조사했으며, 알루미나 매트릭스 곡물 크기는 0.8에서 4μm와 두 번째 단계 SiC 사이의 차이는 나노 규모입니다.연구 결과에 따르면 알루미나 매트릭스의 마모 저항은 미크로 크기의 나노 복합 세라믹보다 미크로 크기의 곡물 크기에 더 낫습니다.매트릭스 곡물이 미크론 미세 수준에 있을 때, 마모 저항과 골절 강도 사이에 중요한 관계가 없습니다.알루미나 복합 세라믹의 마트릭스 미크로미터 규모의 마모율은 경도가 증가함에 따라 감소합니다..

물론, 위의 예제에서, 정제 곡물은 물질 구조의 균일성을 향상시키는 데 효과적으로 도움이 될 수 있음을 볼 수 있습니다.재료 밀도를 높이고 재료 결함을 줄이는 것.

2 두 번째 단계 물질

알루미나 다단계 세라믹의 tribological 특성을 연구하는 분야에서, 여러 가지 두 번째 단계, 입자 (또는 콧수염) 를 추가하여 복합 물질을 형성하는 컴포넌트 컴파운딩,또한 알루미나 세라믹의 tribological (또는 절단) 특성을 향상시키는 주요 방법입니다.다른 영향 메커니즘에 따라 두 번째 단계 자체 윤활 메커니즘, 두 번째 단계 곡물 경계 강화 효과,그리고 두 번째 단계 마찰 화학 반응 메커니즘.

● 두 번째 단계 자유 메커니즘두 번째 단계의 고체 윤활료를 도입합니다. 그래피트, CaF2, PbWO4, MoS2, BN,그리고 부드러운 금속 Al2O3 세라믹 매트릭스에 효과적으로 물질의 마찰 계수를 줄이고 tribological 특성을 향상시킬 수 있습니다.Al2O3/TiC 복합 세라믹 매트릭스에 10% CaF2 고체 윤활제를 도입하고, CaF2를 압축하고 마찰 표면에 코팅하여 자유 필름을 형성합니다.자유 필름은 효과적으로 재료와 마찰 쌍 사이의 접착을 막을 수 있습니다., 마찰 계수를 줄이고 자기 윤활 역할을합니다.

두 번째 단계 곡물 경계 강화 효과알루미나 세라믹 매트릭스에 두 번째 단계 (주로 입자 및 콧수염) 를 도입하여분산된 입자와 매트릭스 물질 사이의 열 팽창 계수의 차이를 이용합니다., 물질 준비 냉각 과정 동안 잔류 스트레스를 생성, 곡물 경계 강화 효과를 달성합니다. 균열이 곡물 경계를 따라 전파 할 때,그들은 단지 매트릭스 재료의 고유 곡물 경계 에너지를 극복해야 할 필요가 없습니다, 그러나 또한 잔류 압축 스트레스로 인한 추가 에너지는 균열 확산 저항을 증가시킵니다.

반면, 매트릭스에 비해 두 번째 단계 입자의 열 팽창 계수가 작기 때문에 물질 냉각 과정에서 부피 효과가 발생합니다.두 번째 단계 입자의 주위에서 미세 균열을 유발합니다., 균열의 굴절을 유도하고 균열의 전파에 더 많은 에너지를 소비합니다.또한, 두 번째 단계 입자는 일반적으로 대략 구형의 모양으로 균열 끝을 비활성화하여 스트레스 농도를 감소시키고 균열의 확산을 방지합니다.따라서 재료의 마찰 특성을 향상시킵니다..

두 번째 단계 마찰 화학 반응 메커니즘The 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, 윤활막을 생성하고 재료의 마찰 계수를 감소시켜 물질의 마찰 특성을 향상시킵니다.

TiB2 입자를 Al2O3 세라믹 매트릭스에 도입하여 Al2O3/TiB2 복합 세라믹 절단 도구를 제조합니다.그것은 45 # 완화 철강을 절단 실험에서 발견되었습니다 절단 속도가 120m/min 이상인 경우즉, 절단 온도가 800 °C 이상인 경우, Al2O3/TiB2 복합 세라믹 절단 도구의 TiB2는 TiO2와 B2O3를 생성하기 위해 산소와 반응합니다.마트릭스 재료에 비해 TiO2의 탄력 모듈과 경도가 훨씬 낮기 때문에, 도구의 절단 강도가 감소하여 재료의 마찰 계수가 감소하여 도구의 접착성 마모를 줄이고 도구의 마모 저항을 향상시킵니다..

3 트리볼로지 메커니즘

다른 응용 시나리오에서 알루미나 세라믹에서 나타나는 마찰 메커니즘은 실제로 다릅니다.따라서 다른 강화 방법을 조합하여 적절한 치료에 맞게 조정해야합니다..

Al2O3/TiB2 세라믹 절단 도구의 마모 메커니즘은 저속 건조 절단 과정에서 접착성 마모와 가려지기성 마모가 특징입니다.고속 건조 절단에서 도구의 마모 메커니즘은 산화 마모로 나타납니다.마찰 화학 반응에 의해 도구 표면에 생성 반응 필름은 고체 윤활 역할을 합니다, 도구의 마모 저항성을 향상시킵니다. TiB2 함유량 및 절단 속도 증가와 함께 반응 필름의 마찰 방지 및 마모 방지 효과가 향상됩니다.

Al2O3 기반의 세라믹 도구 재료의 tribological 특성은 첨가물의 유형과 관련이 있으며, 그들의 마모 저항은 Al2O3/SiCw, Al2O3/Ti (C, N) 및 Al2O3/TiC로 감소 순서입니다.소재의 마찰 속성은 강도 (H), 탄력 모듈 (E), 깨지기 강도 (KIC) 와 관련이 있습니다.마모율 W는 E/H가 증가함에 따라 증가하고 KIC가 증가함에 따라 감소합니다.;Al2O3/TiC 세라믹 도구 재료의 마모 메커니즘은 주로 접착성 마모이며, Al2O3/Ti (C, N) 및 Al2O3/SiCw 세라믹 도구 재료의 마모 메커니즘은 주로 가열 마모입니다.

알루미나 용이성 세라믹의 적용

1 재료 및 석탄 운송 시스템에서의 응용

석탄 및 재료 운송 시스템의 장비 마모는 주로 충격 힘과 마찰에 의해 발생하며 마모 부품은 분리 장치, 티 및 석탄 스?? 이다.이 부분들은 매우 쉽게 마비되고 심지어 낡아집니다.전력 발전소와 시멘트 공장에서는 엽록성 망간제철판을 사용하는 경우, 사용 시간은 일반적으로 약 6개월이며, 석탄에 붙어있는 경향이 있고 분말 막힘이 있습니다.초고 분자량 폴리에틸렌 시트를 사용하는 것은 차단하기가 쉽지 않지만 충격 저항과 마모 저항은 망간 강철 판만큼 좋지 않습니다.특히 석탄 가루와 시멘트 입자가 부착판과 강철판 사이의 관절에 압축되어 떨어지면.알루미나 마모 저항 세라믹의 사용은 서비스 수명을 크게 향상시키고 안전 생산과 경제적 이점을 크게 향상시킬 것입니다.

2 밀링 시스템에서의 응용

석탄 가동 발전소에서 석탄 분자 생산 시스템의 마모는 주로 석탄 분자 충돌과 충돌 마모로 발생합니다.고속 석탄 분말 공기 흐름은 석탄 공장 출구, 거칠고 얇은 분말기 입구 및 출구, 그리고 분쇄 장비의 주요 공기 유관 팔꿈치에 심각한 마모를 유발합니다.같은 현상은 시멘트 공장 가루 선택 시스템의 공기 유관 곡선에서 발생합니다.마모 저항성 알루미나 세라믹의 사용은 실제 생산에 긍정적인 영향을 미칠 것입니다.

3 재와 슬래그 시스템에서의 사용

수압 재 제거 및 슬래그 배출 시스템을 사용하는 발전소에서는 재 펌프, 재 구덩이 및 노즐과 같은 입구 및 출구 파이프가 심각하게 마모됩니다.마모에 저항하는 알루미나 세라믹을 사용한 후, 서비스 수명이 길고 마모 저항이 좋으며 무거운 기계 유지 보수 작업과 환경이 좋지 않은 문제 해결.

4 밀링 매개체로서

높은 강도, 중간 밀도, 마모 저항성, 부식 저항성, 그리고 저렴한 가격으로,알루미나 밀링 공은 시멘트와 같은 산업에서 원료의 밀링 및 가공에 널리 사용됩니다., 광물, 세라믹, 전자 재료, 자기 물질, 코팅 및 페인트. 그들은 고품질의 밀링 매체입니다.건설 세라믹 산업에서 알루미나 밀링 볼의 마모 효율은 천연 돌과 돌보다 20%에서 40% 높습니다.고품질의 천연 구리 돌 자원의 감소와 일반 세라믹 구리의 높은 마모율으로 인해 알루미나 밀링 공은 점점 더 많은 제조업체에 의해 점점 더 많이 사용됩니다.

5 석유 및 가스 채굴

알루미나 마모 저항 세라믹은 혹독한 환경에 적응할 수 있으며 특히 알루미나 함량이 97% 이상인 경우 석유와 천연 가스를 위한 굴착 장비에 사용될 수 있습니다.전형적인 응용 분야는 노즐, 밸브 좌석, 조절 장치, 펌프 액세서리, 심지어 고압 환경에서 진동 할 수있는 드릴 비트 액세서리, 석유 및 진흙 밀터,그리고 때로는 산과 소금의 존재에서 작동합니다, 마모 저항과 부식 저항에 대한 엄격한 요구 사항.