Endüstriyel ekipmanlarda ve boru hatlarında yeni aşınmaya dayanıklı seramik malzemelerin uygulanması, mükemmel performansları nedeniyle giderek daha yaygın hale geliyor.Sıradan metal malzemeleri değiştirerek, ekipmanların kullanım ömrü ve sürekli üretim kapasitesi büyük ölçüde iyileştirildi.Günümüzde, hem yerli hem de uluslararası mühendislik seramikleri alanında eskiye dayanıklı seramik bileşenleri çoğunlukla alümina, zirkonya, silikon karbür,ve silikon nitrit.

Bunların arasında, alümina seramikleri iyi aşınma direnci, korozyon direnci, mekanik özellikleri, mükemmel üretim kapasitesi ve çok uygun fiyatlara sahiptir.Endüstriyel uygulamalar için oldukça uygundurlar ve bu alanda en yaygın kullanılan aşınmaya dayanıklı malzemelerden biri haline geldilerMaden ezme ve işleme sistemleri, hammadde öğütme sistemleri ve yüksek hızlı kesim gibi vahşi ve sınırsız durumlarda her yerde görülebilirler.

Alümina Seramiklerin Giyim Direnci Sırrı

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, ve yüksek sertliğe ve kırılma dayanıklılığına sahip seramik malzemeler daha düşük aşınma oranlarına sahiptir.Çeşitli ülkelerden bilginler, seramik malzemelerin sertliğini ve kırılma dayanıklılığını iyileştirmek için kapsamlı araştırmalar yaptılar ve bunlar aşağıdaki yönlerden analiz edilebilir:

1 Seramik taneler büyüklüğü

Alümina seramik malzemelerinin iki türü vardır: tek fazlı seramikler ve çok fazlı seramikler (yani matrise ikinci bir faz eklemek).Taneler büyüklüğü ve seramik tribolojik özellikleri arasındaki ilişki üzerine araştırma alanında, araştırmacılar esas olarak matris fazının (veya ikinci fazın) tahıl boyutunun seramik tribolojik özellikler üzerindeki etkisini araştırdılar.

Roy ve diğerleri. 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, ve submikron seramiklerin tanelerinin çekilmesi ve taneler sınırındaki mikro çatlaklar, kaba tanelerli alümina seramiklerinden önemli ölçüde daha azdı.Sedlacek ve arkadaşları, farklı alümina matris tanesi boyutlarının aşınma performansına etkisini, alümina matris tanesi boyutlarının 0,8 ila 4 arasında değişerek inceledi.μM ve ikinci faz SiC arasındaki değişim nanoskalada.Araştırmalar, alümina matrisinin submikron boyutlarında aşınma direncinin, mikrometrelerden büyük olan nano kompozit seramiklerden daha iyi olduğunu göstermiştir.Matris taneleri submikron ölçekte olduğunda, aşınma direnci ve kırılma sertliği arasında önemli bir ilişki yoktur.Mikrometre ölçeğinde bir matris olan alümina kompozit seramiklerin aşınma oranı, sertlik arttıkça azalır.

Açıkçası, yukarıdaki örneklerden, rafiner tanelerinin malzeme yapısının tekdüzeliğini iyileştirmeye etkili bir şekilde yardımcı olabileceği görülebilir.Malzeme yoğunluğunu artırmak ve malzeme kusurlarını azaltmak da dahil olmak üzere.

2 İkinci aşama malzemesi

Çeşitli ikinci fazların, parçacıkların (veya bıyıkların) eklenmesiyle kompozit malzemeler oluşturan bileşen kompozisyonu, alümina çok fazlı seramiklerin tribolojik özellikleri üzerine araştırma alanında,aynı zamanda alümina seramiklerinin tribolojik (veya kesme) özelliklerini iyileştirmenin ana yoludur.Farklı etkileme mekanizmalarına göre, ikinci faz kendi kendini yağlayan mekanizma, ikinci faz tahıl sınırını güçlendirme etkisi,ve ikinci faz sürtünme kimyasal reaksiyon mekanizması.

● İkinci aşamalı kendi kendine yağlayıcı mekanizma.Grafit, CaF2, PbWO4, MoS2, BN,ve yumuşak metaller Al2O3 seramik matrisine malzemenin sürtünme katsayısını etkili bir şekilde azaltabilir ve tribolojik özelliklerini iyileştirebilir.Al2O3 / TiC kompozite seramik matrisine% 10 CaF2 katı yağlayıcı eklendi ve CaF2 dışarıya çıkarıldı ve kendi kendini yağlayan bir film oluşturmak için sürtünme yüzeyine kaplandı.Kendini yağlayan film, malzeme ile sürtünme çifti arasındaki yapışmayı etkili bir şekilde engelleyebilir, sürtünme katsayısını azaltır ve kendi kendini yağlayan bir rol oynar.

İkinci aşama tahıl sınırını güçlendirme etkisi.Alümina seramik matrisine ikinci bir faz (özellikle parçacıklar ve bıyıklar) getirerek,Dağınık parçacıklar ve matris malzemesi arasındaki termal genişleme katsayısındaki farkı kullanmak, malzeme hazırlamanın soğutma süreci sırasında kalıntı gerginliği oluşturur ve tahıl sınırlarını güçlendirme etkisine ulaşır.Sadece matris malzemesinin özgün tahıl sınır enerjisini aşmak zorunda değiller., aynı zamanda kalıntı basınç gerginliği tarafından getirilen ek enerji, böylece çatlak yayılma direncini arttırır.

Öte yandan, ikinci faz parçacıklarının matrisle karşılaştırıldığında daha küçük termal genişleme katsayısı nedeniyle, malzeme soğutması sırasında hacim etkileri ortaya çıkacaktır.İkinci faz parçacıklarının etrafında mikro çatlaklara yol açar., çatlağın bükülmesine neden olur ve çatlağın yayılması için daha fazla enerji tüketir;Ek olarak, ikinci faz parçacıkları genellikle yaklaşık küresel şekildedir, bu da çatlak ucunu pasifleştirir, stres konsantrasyonunu azaltır ve çatlak yayılmasını önler.böylece malzemenin sürtünme özelliklerini iyileştirir.

İkinci faz sürtünme kimyasal reaksiyon mekanizması.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, bir yağlandırıcı film üretir ve malzemenin sürtünme katsayısını azaltır, böylece malzemenin sürtünme özelliklerini iyileştirir.

Al2O3 seramik matrisine TiB2 parçacıklarının yerleştirilmesi, Al2O3/TiB2 kompozit seramik kesme aletlerinin hazırlanması için,45 # söndürülmüş çelik ile kesim deneyleri sırasında kesim hızının 120m/min'den daha fazla olduğu tespit edildi., yani kesim sıcaklığı 800 °C'den fazladır, TiB2 Al2O3/TiB2 kompozit seramik kesim aletlerinde TiO2 ve B2O3 üretmek için oksijenle reaksiyona girer.TiO2'nin matris malzemesine kıyasla çok daha düşük elastik modülü ve sertliği nedeniyle, aletin kesme dayanıklılığı azaltılır, sonuç olarak malzemenin sürtünme katsayısı azalır, aletin yapışkan aşınmasını azaltır ve aletin aşınma dayanıklılığını arttırır.

3 Tribolojik mekanizma

Farklı uygulama senaryolarında, alümina seramiklerinin sergilediği sürtünme mekanizmaları aslında farklıdır.Bu nedenle tedaviyi buna göre uyarlamak için farklı güçlendirme yöntemleri birleştirilmelidir..

Al2O3/TiB2 seramik kesim aletlerinin düşük hızlı kuru kesim sırasında aşınma mekanizması yapıştırıcı aşınma ve aşınma aşınması ile karakterize edilir.Yüksek hızlı kuru kesimde, aletin aşınma mekanizması oksidasyon aşınması olarak ortaya çıkar.Dikiş kimyasal reaksiyonları yoluyla alet yüzeyinde oluşturulan reaksiyon filmi, katı yağlama rolü oynarTiB2 içeriğinin ve kesim hızının artmasıyla, reaksiyon filminin sürtünme karşıtı ve aşınma karşıtı etkisi arttırılır.

Al2O3 tabanlı seramik alet malzemelerinin tribolojik özellikleri katkı maddeleri türüne bağlıdır ve aşınma direnci düşen sırada: Al2O3/SiCw, Al2O3/Ti (C, N) ve Al2O3/TiC;Malzemenin sürtünme özellikleri sertliği (H), elastik modülü (E) ve kırılma sertliği (KIC) ile ilgilidir.Kullanım oranı W, E/H'nin artmasıyla birlikte artar ve BİT'nin artmasıyla birlikte azalır.;Al2O3/TiC seramik alet malzemelerinin aşınma mekanizması esas olarak yapıştırıcı aşınma, Al2O3/Ti (C, N) ve Al2O3/SiCw seramik alet malzemelerinin aşınma mekanizması ise esas olarak aşınma aşınmasıdır.

Alümina aşınmaya dayanıklı seramiklerin uygulanması

1 Malzeme ve kömür taşıma sistemlerinde uygulama

Kömür ve malzeme taşıma sistemlerinin ekipman aşınması esas olarak çarpma kuvveti ve sürtünme nedeniyle meydana gelir.Bu parçalar çok kolay yıpranır ve hatta yıpranır.Elektrik santralleri ve çimento santralleri kaplı manganez çelik levhalar kullanırken, kullanım süresi genellikle yaklaşık 6 aydır ve kömür yapışması ve toz tıkanması eğilimindedir.Çok yüksek moleküler ağırlıklı polietilen levhaları kullanmak kolay değilse de, çarpma direnci ve aşınma direnci manganez çelik levhaları kadar iyi değildir.Özellikle de kabuk tozu ve çimento parçacıkları, kaplama levhası ile çelik levha arasındaki eklemde sıkıştırıldığında ve düştüğünde.Alümina aşınmaya dayanıklı seramiklerin kullanımı hizmet ömrünü büyük ölçüde iyileştirecek, üretim güvenliğine ve ekonomik faydalara önemli gelişmeler getirecektir.

2 Dökme sisteminde uygulama

Kömürle çalışan elektrik santrallerinde kömür tozu üretim sisteminin aşınması esas olarak kömür tozu çarpışması ve darbe aşınmasından kaynaklanır.Yüksek hızlı kömür tozu hava akışı, kömür değirmen çıkışında, kaba ve ince toz ayırıcı girişinde ve çıkışında ve tozlama ekipmanının birincil hava borusu dirseğinde şiddetli aşınmaya neden olur.Aynı fenomen, çimento fabrikasının toz seçimi sisteminin hava kanalı bükülmesinde de görülür.Kullanımı aşınmaya dayanıklı alümina seramik gerçek üretim üzerinde olumlu bir etkiye sahip olacaktır.

3 Kül ve çamur sistemlerinde uygulanması

Hidrolik kül çıkarma ve slag boşaltma sistemlerini kullanan elektrik santrallerinde, kül pompaları, kül hendekleri ve nozeller gibi giriş ve çıkış boruları ciddi şekilde aşınır.Kullanıldıktan sonra aşınmaya dayanıklı alümina seramikleri, kullanım süresi uzundur ve aşınma direnci iyidir, ağır mekanik bakım görevleri ve kötü çevre gibi sorunları çözür.

4 Döşeme ortamı olarak

Yüksek sertliği, orta yoğunluğu, aşınma direnci, korozyon direnci ve düşük fiyatı nedeniyle,Alümina öğütme topları, çimento gibi endüstrilerde hammaddelerin öğütülmesi ve işlenmesinde yaygın olarak kullanılır., mineraller, seramikler, elektronik malzemeler, manyetik malzemeler, kaplamalar ve boyalar.İnşaat seramik endüstrisinde, alümina öğütme toplarının aşınma verimliliği doğal çakıl ve çakıllardan %20 ila %40 daha yüksektir.Yüksek kaliteli doğal top taş kaynaklarının azalması ve sıradan seramik topların yüksek aşınma oranı ile alümina öğütme topları giderek daha fazla üreticiler tarafından kullanılacak.

5 Petrol ve gaz çıkarımı

Alümina aşınmaya dayanıklı seramikler, özellikle petrol ve doğal gaz için sondaj ekipmanlarında kullanılabilen, % 97'den fazla alümina içeriği olan sert ortamlara adapte olabilir.Tipik uygulamalar arasında nozzles, valf koltukları, düzenleyici cihazlar, pompa aksesuarları ve hatta yüksek basınçlı ortamlarda titreşebilecek matkap aksesuarları, petrol ve çamur harçlığı,ve bazen asit ve tuzların varlığında çalışırlar., aşınma direnci ve korozyon direnci için daha sıkı gereksinimlerle.