中國粉體網(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)用越來越廣泛,，通過對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較低的價(jià)格，更高的性價(jià)比使其在實(shí)際運(yùn)用中更具有競爭力,，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),，近年來人們對此進(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)贫傻摹Ｅ黧w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)品的競爭力,。
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
過高的燒結(jié)溫度和過長的保溫時(shí)間都會(huì)促進(jìn)Al2O3晶體生長，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,。電廠及水泥廠采用內(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)效益帶來顯著提高,。
（各種形狀管道內(nèi)襯,，來源：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,。水泥廠選粉系統(tǒng)風(fēng)管彎頭也有同樣現(xiàn)象,。通過使用耐磨氧化鋁陶瓷，會(huì)對實(shí)際生產(chǎn)帶來積極影響。
在灰渣系統(tǒng)的應(yīng)用
采用水力除灰排渣系統(tǒng)的電廠,，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,，耐磨性能好,，解決了機(jī)修任務(wù)重、環(huán)境差等問題,。
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辉絹碓蕉嗟膹S家所使用,。
石油天然氣開采
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,，對耐磨性及抗腐蝕性的要求更加嚴(yán)格。
參考來源：
[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、水泥廠的應(yīng)用
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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