摩擦陶瓷

摩擦陶瓷，也称为耐磨陶瓷，是耐摩擦和磨损的陶瓷材料。它们被用于多种工业和家庭应用，包括矿物加工和冶金。本文概述了摩擦学陶瓷的主要材料及其应用领域。

耐磨陶瓷

基本性质

摩擦磨损有两种基本机理：冲击磨损和摩擦磨损。在冲击磨损中，颗粒会撞击并腐蚀表面。例如，这是矿物处理中遇到的主要磨损机制。另一方面，当两种材料在负载下相互滑动时，会发生摩擦磨损。这种磨损发生在诸如旋转轴，阀座以及金属挤压和拉拔模具之类的设备中。陶瓷非常适合抵抗这些机理，因为由于将它们结合在一起的牢固的化学键，它们往往非常坚硬。这些特性对于摩擦学应用是必不可少的，但是摩擦学陶瓷也显示出其他重要的特性-最显着的是弹性，韧性，热膨胀和导热系数。如下所述，已经开发出具有微观结构的陶瓷，例如相变增韧的氧化锆，该微观结构在强度和韧性之间进行了权衡。这样的材料尽管比常规的陶瓷材料弱，但由于其改善的韧性而可以是高度耐磨的。除非使用的陶瓷具有低的热膨胀系数（以减小热应力）或高的热导率（以将热量传导出去），否则在磨损过程中产生的热量会导致热冲击问题。

用料

摩擦学陶瓷中使用最广泛的是粗晶粒氧化铝（氧化铝，Al ₂ O ₃），这归因于其较低的制造成本而广受欢迎。然而，氧化铝容易拔出晶粒。这会导致表面变薄，甚至会更快地腐蚀。此外，具有锋利边缘的疏松晶粒成为磨粒，用于其他地方的冲击磨损。因此，磨损的氧化铝表面趋于具有无光泽（粗糙）的外观。

陶瓷基复合材料代表了对氧化铝的改进，因为不易疏松的大初级晶粒（例如碳化硅[SiC]）与顺应性更高的基质（例如二氧化硅[Si]，氮化硅[Si ₃]）结合在一起N ₄]或玻璃），可抵抗微裂纹。用晶须，纤维或相变相增韧的陶瓷代表了更大的进步。例如，在变相增韧的氧化锆（TTZ）中，磨损过程中遇到的表面应力会导致增韧颗粒发生变质，从而使表面受压。这种转变不仅增强了表面，而且确实拉出的颗粒往往在亚微米范围内。在如此小的尺寸下，它们会抛光而不是打磨表面。因此，磨损的TTZ表面倾向于抛光而不是无光泽。尽管对这些微结构进行工程设计的成本比常规氧化铝要高得多，但这些材料的竞争优势在于其使用寿命大大延长。