中國(guó)粉體網(wǎng)訊 新型耐磨陶瓷材料以其優(yōu)良的性能使之在工業(yè)設(shè)備及管道上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，通過(guò)對(duì)普通金屬材料的替代，使設(shè)備的使用壽命、連續(xù)生產(chǎn)能力等方面都有了極大的提高�，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外工程陶瓷領(lǐng)域的耐磨陶瓷部件多為氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅等材質(zhì)。
（耐磨氧化鋁陶瓷，來(lái)源：萍鄉(xiāng)禾田新材料有限公司）
其中氧化鋁陶瓷具有較好的耐磨性、耐蝕性和機(jī)械性能、極好的生產(chǎn)能力，最重要的是，氧化鋁陶瓷擁有相對(duì)較低的價(jià)格，更高的性?xún)r(jià)比使其在實(shí)際運(yùn)用中更具有競(jìng)爭(zhēng)力，因此它已經(jīng)成為了應(yīng)用最廣泛的耐磨陶瓷材料。
1、磨損機(jī)理
氧化鋁陶瓷的磨損機(jī)理分為脆性斷裂磨損和塑性形變磨損，前者的磨損特點(diǎn)為沿晶斷裂的晶粒脫落，后者的磨損特點(diǎn)為穿晶斷裂的微觀(guān)切削，前者的磨損率比后者大得多，人們希望陶瓷的磨損為塑性形變磨損。陶瓷的內(nèi)部因素對(duì)陶瓷塑性形變磨損機(jī)理具有重要的影響。氧化鋁瓷球是一種摩擦磨損構(gòu)件，其磨損率受內(nèi)部因素和外部因素的影響，其中內(nèi)部因素影響較大。
2、影響耐磨性的因素
氧化鋁陶瓷的耐磨性與自身的材料的力學(xué)性能、顯微結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用有著密切的關(guān)系，即與其內(nèi)部因素(彈性模量、硬度、斷裂韌性、晶粒尺寸、晶界和孔隙率)有關(guān)，近年來(lái)人們對(duì)此進(jìn)行了大量的研究。陶瓷的韌性和晶粒尺寸是目前研究最多，與耐磨性關(guān)系最為密切的內(nèi)部因素，韌性對(duì)氧化鋁陶瓷的摩擦磨損影響極大。由于晶粒越小，陶瓷的耐磨性越好，所以耐磨陶瓷正朝微晶化方向發(fā)展。但納米氧化鋁陶瓷造價(jià)很高，難以在工程應(yīng)用領(lǐng)域推廣使用，所以氧化鋁陶瓷耐磨材料的研究重點(diǎn)在幾個(gè)μm的晶粒尺寸范圍內(nèi)有所突破和發(fā)展。
（耐磨氧化鋁襯片，來(lái)源：淄博啟明星新材料股份有限公司）
3、耐磨性的提高
α-Al2O3原料
（1）顆粒的形貌
陶瓷是由壓制坯體經(jīng)高溫?zé)贫傻�。坯體由顆粒壓制而成，所以陶瓷的燒結(jié)不僅是顆粒之間的燒結(jié)行為，更重要的是坯體的燒結(jié)行為。
表面粗糙的顆粒，比表面積或表面能相對(duì)大，所以其燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力大，易燒結(jié)，燒結(jié)密度大，孔洞小而少。表面光滑的粒狀顆粒，此顆粒比表面積或表面能比較小，因此其燒結(jié)驅(qū)動(dòng)力較小，不易燒結(jié)，陶瓷的燒結(jié)密度比較低，空洞大而多。
（2）顆粒的大小
當(dāng)晶粒比較細(xì)小時(shí)，磨損機(jī)理主要是發(fā)生塑性變形和部分穿晶斷裂，產(chǎn)生輕微磨損；晶粒比較粗大時(shí)，磨損機(jī)理主要是發(fā)生晶界斷裂，產(chǎn)生嚴(yán)重磨損。所以，晶粒越小，陶瓷的耐磨性越好。因此，應(yīng)盡可能使用顆粒尺寸小的α-Al2O3原料，以便減小陶瓷的晶粒度。
助燒劑
合適的助燒劑降低燒結(jié)溫度，改善陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)，提高力學(xué)性能，進(jìn)而提高瓷球的耐磨性。助燒劑的品質(zhì)包括數(shù)量、物相組成、化學(xué)組成和細(xì)度等。助燒劑一般采用SiO2-CaO-MgO三元系統(tǒng)進(jìn)行配方。應(yīng)盡量避免使用在高溫下放出氣體和發(fā)生相變的助燒劑，以免產(chǎn)生新的缺陷，而影響產(chǎn)品的致密化和合格率，降低產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
成型
采用等靜壓成型技術(shù)，克服其它成型方法空心、分層、密度低和密度不均勻等缺陷。成型壓力和保壓時(shí)間影響生坯的密度、燒結(jié)收縮率。因此，要使用合適的原料和科學(xué)的成型工藝，確保生坯具有良好的燒結(jié)特性。
燒結(jié)制度
過(guò)高的燒結(jié)溫度和過(guò)長(zhǎng)的保溫時(shí)間都會(huì)促進(jìn)Al2O3晶體生長(zhǎng)，液相量增加，這樣不但強(qiáng)度下降，耐磨性也會(huì)減弱。當(dāng)然溫度太低、燒結(jié)密度降低，耐磨陶瓷的耐磨性下降。如果燒結(jié)溫度不合適，即使Al2O3含量高，耐磨性也不一定好，關(guān)鍵取決于耐磨陶瓷的物相組成和顯微結(jié)構(gòu)。采用低溫快燒技術(shù)，可獲得顯著的節(jié)能效益，同時(shí)可抑制氧化鋁球的晶粒長(zhǎng)大，有利于改善產(chǎn)品強(qiáng)度、韌性，從而提高耐磨陶瓷的耐磨性。
4、耐磨陶瓷的應(yīng)用
在輸料、輸煤系統(tǒng)的應(yīng)用
輸煤、輸料系統(tǒng)的設(shè)備磨損主要是以沖擊力、摩擦力為主，磨損部位是分離器擋板、三通、落煤筒。這些部位極易磨損，甚至磨通。電廠(chǎng)及水泥廠(chǎng)采用內(nèi)襯錳鋼板時(shí)，使用時(shí)間一般為6個(gè)月左右，而且容易粘煤、粘粉堵塞；使用超高分子聚乙烯板，雖然不易堵塞，但抗沖擊性及耐磨性又不如錳鋼板，特別是襯板及鋼板接合處有煤粉及水泥顆粒擠入脫落。采用氧化鋁耐磨陶瓷會(huì)極大地提高使用壽命，給安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)顯著提高。
（各種形狀管道內(nèi)襯，來(lái)源：山東興和特種材料有限公司）
在制粉系統(tǒng)的應(yīng)用
燃煤電廠(chǎng)制粉系統(tǒng)的磨損大都以煤粉碰撞，沖擊磨損為主。高速煤粉氣流對(duì)制粉設(shè)備的磨煤機(jī)出口、粗細(xì)粉分離器進(jìn)出口、一次風(fēng)管彎頭等的磨損特別嚴(yán)重。水泥廠(chǎng)選粉系統(tǒng)風(fēng)管彎頭也有同樣現(xiàn)象。通過(guò)使用耐磨氧化鋁陶瓷，會(huì)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)帶來(lái)積極影響。
在灰渣系統(tǒng)的應(yīng)用
采用水力除灰排渣系統(tǒng)的電廠(chǎng)，灰渣泵、灰渣溝、噴咀等出入口管段，是磨損嚴(yán)重處，采用耐磨氧化鋁陶瓷后，使用時(shí)間長(zhǎng)，耐磨性能好，解決了機(jī)修任務(wù)重、環(huán)境差等問(wèn)題。
作為研磨介質(zhì)
由于較高的硬度、適中的密度、耐磨、耐腐蝕、價(jià)格低的特點(diǎn)，氧化鋁研磨球被廣泛應(yīng)用于水泥、礦物、陶瓷、電子材料、磁性材料、以及涂料、油漆等行業(yè)的原材料的粉磨和加工，是一種優(yōu)質(zhì)的研磨介質(zhì)。在建筑陶瓷行業(yè)中，氧化鋁研磨球的磨損效率比天然的燧石和鵝卵石提高20%～40%。隨著優(yōu)質(zhì)天然球石資源的減少，普通瓷球磨損率高的特點(diǎn)，氧化鋁研磨球?qū)⒈辉絹?lái)越多的廠(chǎng)家所使用。
石油天然氣開(kāi)采
氧化鋁耐磨陶瓷能夠適應(yīng)惡劣環(huán)境下的工作，尤其那些氧化鋁含量為97%(質(zhì)量)以上的陶瓷，能夠用于石油和天燃?xì)獾你@探設(shè)備中。典型的應(yīng)用是用于噴嘴、閥座、調(diào)節(jié)裝置、泵配件，甚至鉆頭配件可以在高壓環(huán)境下、在石油和泥砂漿中振動(dòng)，有時(shí)在有酸和鹽存在的情況下工作，對(duì)耐磨性及抗腐蝕性的要求更加嚴(yán)格。
參考來(lái)源：
[1]陳宏.耐磨陶瓷現(xiàn)狀及發(fā)展
[2]秦麟卿等.耐磨氧化鋁研磨球的生產(chǎn)和應(yīng)用
[3]陳雷.氧化鋁耐磨陶瓷在電廠(chǎng)、水泥廠(chǎng)的應(yīng)用
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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