Việc áp dụng các vật liệu gốm chống mòn mới trong thiết bị công nghiệp và đường ống đang ngày càng phổ biến do hiệu suất tuyệt vời của chúng.Bằng cách thay thế các vật liệu kim loại thông thường, tuổi thọ và năng lực sản xuất liên tục của thiết bị đã được cải thiện đáng kể.Các thành phần gốm chống mòn trong lĩnh vực gốm kỹ thuật cả trong nước và quốc tế chủ yếu được làm bằng vật liệu như nhôm, zirconia, silicon carbide, và silicon nitride.

Trong số đó, gốm nhôm có khả năng chống mòn tốt, khả năng chống ăn mòn, tính chất cơ học, khả năng sản xuất tuyệt vời và rất giá cả phải chăng.Chúng rất phù hợp với các ứng dụng công nghiệp và đã trở thành một trong những vật liệu chống mòn được sử dụng phổ biến nhất trong lĩnh vực nàyChúng có thể được nhìn thấy ở khắp mọi nơi trong các tình huống hoang dã và không bị hạn chế như các hệ thống nghiền và chế biến quặng, hệ thống nghiền nguyên liệu thô và cắt tốc độ cao.

                                          Bí quyết chống mòn của gốm nhôm

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, và vật liệu gốm có độ cứng cao và độ dẻo dai gãy có tỷ lệ mòn thấp hơn.Các học giả từ nhiều quốc gia đã tiến hành nghiên cứu rộng rãi về cải thiện độ cứng và độ bền gãy của vật liệu gốm, có thể được phân tích theo các khía cạnh sau:

1 Kích thước hạt gốm
Có hai loại vật liệu gốm nhôm: gốm đơn pha và gốm đa pha (tức là thêm một pha thứ hai vào ma trận).Trong lĩnh vực nghiên cứu về mối tương quan giữa kích thước hạt và tính chất tribological của gốm sứ, các nhà nghiên cứu chủ yếu nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước hạt của giai đoạn ma trận (hoặc giai đoạn thứ hai) đối với các tính chất tribological của gốm.

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, và các vết nứt vi mô của hạt và biên giới hạt của gốm sứ vi mô là ít hơn đáng kể so với các gốm sứ nhôm hạt thô.đã nghiên cứu ảnh hưởng của các kích thước hạt khác nhau của ma trận nhôm trên hiệu suất mòn, trong đó kích thước hạt của ma trận nhôm khác nhau từ 0,8 đến 4 μ m, trong khi giai đoạn thứ hai SiC là quy mô nano.Nghiên cứu đã chỉ ra rằng sức đề kháng mòn của ma trận nhôm trong kích thước submicron là tốt hơn so với của gốm nanocomposite với kích thước hạt micrometerKhi các hạt ma trận ở quy mô dưới micron, không có mối quan hệ đáng kể giữa khả năng mòn và độ dẻo dai gãy,trong khi tỷ lệ mòn của gốm tổng hợp nhôm có ma trận ở quy mô micrometer giảm với độ cứng tăng lên.
Rõ ràng, từ các ví dụ trên, có thể thấy rằng tinh chế hạt có thể giúp cải thiện hiệu quả sự đồng nhất của cấu trúc vật liệu,bao gồm tăng mật độ vật liệu và giảm khiếm khuyết vật liệu.

2 Vật liệu giai đoạn thứ hai
Trong lĩnh vực nghiên cứu về các tính chất tribological của gốm nhiều pha alumina, hợp chất thành phần, tạo thành vật liệu tổng hợp bằng cách thêm các pha thứ hai khác nhau, các hạt (hoặc râu),cũng là cách chính để cải thiện các tính chất tribological (hoặc cắt) của gốm nhôm.bao gồm cả cơ chế tự bôi trơn giai đoạn thứ hai, hiệu ứng tăng cường ranh giới hạt giai đoạn thứ hai, và cơ chế phản ứng hóa học ma sát giai đoạn thứ hai.
● Cơ chế tự bôi trơn giai đoạn thứ hai: đưa graphite vào ma trận gốm Al2O3 CaF2、PbWO4、MoS2、BN、Các chất bôi trơn rắn giai đoạn thứ hai như kim loại mềm có thể làm giảm hiệu quả hệ số ma sát của vật liệu, do đó cải thiện tính chất tribological của chúng. 10% chất bôi trơn rắn CaF2 đã được đưa vào ma trận gốm tổng hợp Al2O3/TiC,và CaF2 được ép và phủ trên bề mặt ma sát để tạo thành một bộ phim tự bôi trơnBộ phim tự bôi trơn có thể ngăn chặn hiệu quả sự dính giữa vật liệu và cặp ma sát, giảm hệ số ma sát và đóng vai trò tự bôi trơn.
Tác dụng tăng cường ranh giới hạt giai đoạn thứ hai: giới thiệu một giai đoạn thứ hai (chủ yếu là các hạt và râu) vào ma trận gốm nhômsử dụng sự khác biệt trong hệ số mở rộng nhiệt giữa các hạt phân tán và vật liệu ma trận, tạo ra căng thẳng dư thừa trong quá trình làm mát của việc chuẩn bị vật liệu, đạt được hiệu ứng tăng cường ranh giới hạt.họ không chỉ cần để vượt qua năng lượng bên cạnh hạt của vật liệu ma trận, nhưng cũng là năng lượng bổ sung do căng thẳng nén dư thừa, do đó làm tăng sức đề kháng lan truyền vết nứt.

Mặt khác, do hệ số mở rộng nhiệt nhỏ hơn của các hạt pha thứ hai so với ma trận, các hiệu ứng khối lượng sẽ xảy ra trong quá trình làm mát vật liệu,dẫn đến các vết nứt nhỏ xung quanh các hạt pha thứ hai, gây ra sự lệch hướng vết nứt và tiêu thụ nhiều năng lượng hơn cho sự lan rộng vết nứt; Ngoài ra, các hạt giai đoạn thứ hai thường có hình dạng hình cầu, làm cho đầu vết nứt bị thụ động,Giảm nồng độ căng thẳng và ngăn ngừa sự lan rộng nứt, do đó cải thiện tính chất ma sát của vật liệu.
Cơ chế phản ứng hóa học ma sát giai đoạn thứ hai. 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, tạo ra một màng bôi trơn và giảm hệ số ma sát của vật liệu, do đó cải thiện tính chất ma sát của vật liệu.
Đưa các hạt TiB2 vào ma trận gốm Al2O3 để chuẩn bị các công cụ cắt gốm tổng hợp Al2O3/TiB2,nó đã được tìm thấy trong các thí nghiệm cắt với 45 # thép quen rằng khi tốc độ cắt lớn hơn 120m / min, tức là nhiệt độ cắt lớn hơn 800 °C, TiB2 trong Al2O3/TiB2 composite ceramic cutting tools phản ứng với oxy để tạo ra TiO2 và B2O3.Do độ đàn hồi và độ cứng của TiO2 thấp hơn nhiều so với vật liệu ma trận, độ bền cắt của công cụ được giảm, dẫn đến giảm hệ số ma sát của vật liệu, làm giảm sự mòn dính của công cụ và cải thiện khả năng mòn của công cụ.

3 Cơ chế tribological
Trong các kịch bản ứng dụng khác nhau, các cơ chế ma sát được thể hiện bởi gốm nhôm thực sự khác nhau,do đó, các phương pháp tăng cường khác nhau nên được kết hợp để điều chỉnh điều trị cho phù hợp.
Cơ chế mòn của các công cụ cắt gốm Al2O3/TiB2 trong quá trình cắt khô tốc độ thấp được đặc trưng bởi sự mòn dính và mòn mài; Trong cắt khô tốc độ cao,cơ chế hao mòn của công cụ được biểu hiện dưới dạng hao mòn oxy hóaBộ phim phản ứng được tạo ra trên bề mặt công cụ thông qua các phản ứng hóa học ma sát đóng vai trò bôi trơn vững chắc, cải thiện khả năng chống mòn của công cụ.Với sự gia tăng hàm lượng TiB2 và tốc độ cắt, hiệu ứng chống ma sát và chống mài mòn của phim phản ứng được tăng cường.
Các tính chất tribological của các vật liệu công cụ cắt gốm dựa trên Al2O3 có liên quan đến loại phụ gia, và khả năng mòn của chúng theo thứ tự giảm: Al2O3/SiCw, Al2O3/Ti (C, N), Al2O3/TiC;và các tính chất tribological của vật liệu liên quan đến độ cứng (H), modulus đàn hồi (E) và độ dẻo dai (KIC).Tỷ lệ hao mòn W tăng lên với sự gia tăng E/H và giảm đi với sự gia tăng KIC; Cơ chế hao mòn của các vật liệu công cụ gốm Al2O3/TiC chủ yếu là hao mòn gắn kết, trong khi cơ chế hao mòn của các vật liệu công cụ gốm Al2O3/Ti (C, N) và Al2O3/SiCw chủ yếu là hao mòn mài mòn.

                                                             Áp dụng gốm chống mòn alumina

1 Ứng dụng trong các hệ thống vận chuyển vật liệu và than
Việc hao mòn thiết bị của hệ thống vận chuyển than và vật liệu chủ yếu là do lực va chạm và ma sát, với các bộ phận hao mòn là các bộ ngăn cách, tơ, và vòm than.Những bộ phận này rất dễ bị mòn và thậm chí bị mòn. Khi các nhà máy điện và nhà máy xi măng sử dụng tấm thép mangan lót, thời gian sử dụng thường khoảng 6 tháng, và chúng dễ bị dính than và tắc bột;Mặc dù sử dụng các tấm polyethylene trọng lượng phân tử cực cao không dễ dàng để chặn, khả năng chống va chạm và chống mòn của chúng không tốt như tấm thép mangan,đặc biệt là khi có bột than và hạt xi măng bị ép vào và rơi ra tại khớp giữa tấm lót và tấm thépViệc sử dụng gốm nhôm chống mòn sẽ cải thiện đáng kể tuổi thọ, mang lại những cải tiến đáng kể cho sản xuất an toàn và lợi ích kinh tế.
2 Ứng dụng trong hệ thống xay
Sự hao mòn của hệ thống sản xuất bột than trong các nhà máy điện than chủ yếu là do va chạm bột than và hao mòn tác động.Dòng không khí bột than tốc độ cao gây ra sự hao mòn nghiêm trọng trên cửa ra của nhà máy than, đầu vào và đầu ra của bộ tách bột thô và mịn, và khuỷu tay ống dẫn không khí chính của thiết bị bột.Hiện tượng tương tự xảy ra trong đường dẫn khí cong của hệ thống lựa chọn bột nhà máy xi măngViệc sử dụng gốm nhôm chống mòn sẽ có tác động tích cực đến sản xuất thực tế.
3 Ứng dụng trong các hệ thống tro và rác
Trong các nhà máy điện sử dụng hệ thống loại bỏ tro và xả bùn thủy lực, các đường ống vào và ra như máy bơm tro, hầm tro và vòi phun bị mòn nghiêm trọng.Sau khi sử dụng gốm nhôm chống mòn, tuổi thọ hoạt động dài và khả năng chịu mòn tốt, giải quyết các vấn đề như các công việc bảo trì cơ khí nặng và môi trường kém.
4 Là một môi trường nghiền
Do độ cứng cao, mật độ vừa phải, chống mòn, chống ăn mòn và giá thấp,bóng nghiền nhôm được sử dụng rộng rãi trong nghiền và chế biến nguyên liệu thô trong các ngành công nghiệp như xi măng, khoáng chất, gốm sứ, vật liệu điện tử, vật liệu từ tính, lớp phủ và sơn.hiệu suất mòn của các quả bóng nghiền nhôm cao hơn 20% đến 40% so với đá đá và sỏi tự nhiênVới việc giảm nguồn tài nguyên đá quả tự nhiên chất lượng cao và tỷ lệ hao mòn cao của các quả bóng gốm thông thường, các quả bóng nghiền nhôm sẽ ngày càng được nhiều nhà sản xuất sử dụng.

5 Sắt dầu và khí đốt
Các loại gốm chống mòn nhôm có thể thích nghi với môi trường khắc nghiệt, đặc biệt là các loại có hàm lượng nhôm hơn 97% (theo khối lượng), có thể được sử dụng trong thiết bị khoan dầu và khí đốt tự nhiên.Các ứng dụng điển hình bao gồm vòi phun, ghế van, thiết bị điều chỉnh, phụ kiện bơm, và thậm chí cả phụ kiện khoan có thể rung trong môi trường áp suất cao, trong dầu mỏ và vữa bùn,và đôi khi làm việc trong sự hiện diện của axit và muối, với các yêu cầu nghiêm ngặt hơn về khả năng chống mòn và chống ăn mòn.