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氧化鋁耐磨陶瓷的優(yōu)點

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瀏覽:- 發(fā)布日期:2020-06-13 10:15:51【

“性能全面,特長突出”的氧化鋁是如何成為耐磨陶瓷代名詞的

前言



在各種工業(yè)生產(chǎn)過程中需要使用耐磨材料以防止磨損和減少設(shè)備的維修時間,提高生產(chǎn)效率。同時,由于減少了磨損過程中可能發(fā)生的污染,也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。尤其是快速流動的含有較硬顆粒的泥漿,除了磨損外,對設(shè)備腐蝕也較為嚴(yán)重。


耐磨陶瓷以其超強(qiáng)的耐磨性、耐高溫、抗腐蝕性等優(yōu)異的特性,已成為目前最優(yōu)秀的耐磨材料之一,獲得了工業(yè)企業(yè)的廣泛青睞,尤其是深受水泥生產(chǎn)企業(yè)的歡迎。


耐磨陶瓷的范疇很廣,理論上只要是以獲取耐磨性為目的而生產(chǎn)的陶瓷產(chǎn)品都可稱為耐磨陶瓷,包括SiC、Al2O3、Si3N4、ZrO2耐磨陶瓷等。


===氧化鋁耐磨陶瓷的優(yōu)點===

相比于SiC、Al2O3、Si3N4、ZrO2等耐磨陶瓷,氧化鋁耐磨陶瓷的性能非常全面,而且還有自己的優(yōu)勢。例如除了具有硬度高、耐磨性好、抗腐蝕等優(yōu)點外,氧化鋁耐磨陶瓷還具有相當(dāng)高的性價比,并且生產(chǎn)工藝非常成熟。總結(jié)起來,氧化鋁耐磨陶瓷有以下8個優(yōu)點:

1、硬度大、強(qiáng)度高。
2、耐磨性好,使用壽命長。
3、抗腐蝕性好。
4、抗沖擊性好。
5、耐高溫。
6、重量輕。
7、易安裝,適用范圍廣,適應(yīng)性好。
8、性價比高,原料來源廣,生產(chǎn)工藝成熟。




===磨損機(jī)理===

氧化鋁陶瓷這樣的脆性材料的磨損通常是從較小的磨料顆粒的撞擊(它可以被看作是一個尖硬的壓頭)和陶瓷表面裂紋形成開始的。通常認(rèn)為,顆粒為圓形,且速度較低時,尤其當(dāng)陶瓷有較高的斷裂韌性時,磨料顆粒與陶瓷間的接觸是有彈性的,這樣的彈性接觸促進(jìn)了錐形裂紋的形成;顆粒有棱角時,在撞擊過程中,接觸點上將產(chǎn)生塑性變形,這將導(dǎo)致放射狀的和橫向裂紋的產(chǎn)生。如果陶瓷的硬度和斷裂韌性較低,裂紋就將非常快地產(chǎn)生且較深。



===影響氧化鋁耐磨陶瓷的因素===

要想獲得高耐磨性的氧化鋁陶瓷材料,不但要考慮使它具有高的致密度、抗彎和耐壓強(qiáng)度,而且要提高它的硬度和斷裂韌性,而這些性質(zhì)與氧化鋁陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)(閉氣孔率、晶粒度、玻璃相的分布狀態(tài)等)及它的磨損機(jī)理密切相關(guān)。


01

原料粉體的影響


氧化鋁耐磨陶瓷最重要的原料是高純度的氧化鋁粉體,其性能好壞以及含量多少對氧化鋁耐磨陶瓷有很大影響。陶瓷粉體在制備過程中難免要引入雜質(zhì),其中的有機(jī)雜質(zhì)在燒結(jié)過程中將被燒掉,在致密化的過程中形成不規(guī)則的孔洞;


而無機(jī)雜質(zhì)則有可能在高溫階段與陶瓷粉體起反應(yīng)或殘留在基體中形成微裂紋。由雜質(zhì)引起的這些微結(jié)構(gòu)上的缺陷對氧化鋁耐磨陶瓷的致密化有明顯的影響。


原料粉體粒度對制品性能影響也很大,只有原料足夠細(xì),最后的燒成制品才有可能形成微晶結(jié)構(gòu),使它具有很好的耐磨性。


因此采用高純度、細(xì)粒度的氧化鋁粉體是制備性能優(yōu)良的氧化鋁耐磨陶瓷的重要前提條件。


02

成型方法的影響


生產(chǎn)實踐與大量研究表明:低氣孔率、高致密度的氧化鋁陶瓷結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良。高致密度意味著陶瓷體內(nèi)晶粒排列緊密,在承受外界載荷或腐蝕性物質(zhì)侵蝕的時候不易形成破壞性的突破點。


而要得到高致密度的陶瓷坯體,成型方法是關(guān)鍵。氧化鋁耐磨陶瓷的成型一般采用干壓、等靜壓、熱壓鑄等方法。不同的方法具有不同特點,對氧化鋁陶瓷燒結(jié)性能和顯微結(jié)構(gòu)的影響也會有所不同。


一般對于形狀復(fù)雜的制品多以注漿或熱壓鑄工藝為主,對于形狀簡單的制品可采用干壓成型。


03

燒結(jié)的影響


燒結(jié)是陶瓷制備的關(guān)鍵階段,燒結(jié)氣氛對陶瓷材料的制備影響很大。過高的燒成溫度或過長的保溫時間都會促進(jìn)晶體生長,使微細(xì)的原料在高溫下發(fā)育成粗大晶粒,液相量增加,這樣不但強(qiáng)度下降,同時耐磨性也會減弱。當(dāng)然溫度太低易導(dǎo)致燒結(jié)體不致密,制品耐磨性也不好。


采用先進(jìn)的電窯燒結(jié)可以精確控制燒結(jié)的升溫、保溫及降溫過程,對提高耐磨陶瓷的性能有重要作用,但是電窯燒結(jié)成本及耐火材料的消耗比氣窯及煤窯要高一些。


04

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)而提高氧化鋁耐磨陶瓷的耐磨性。



===氧化鋁耐磨陶瓷的廣泛應(yīng)用===


01

在水泥廠中的應(yīng)用


(1)各種溜槽


礦石破碎系統(tǒng)、原料粉磨系統(tǒng)、水泥粉磨系統(tǒng)的各種溜槽及料斗日輸送量大,物料硬度高,對設(shè)備磨損嚴(yán)重。以前不做任何防磨措施,10mm的鋼板往往1周就被磨穿;改成30mm的錳鋼襯板,幾個月就被磨穿。設(shè)備頻繁被磨穿,不但增重了檢修的負(fù)擔(dān),而且嚴(yán)重影響設(shè)備正常運轉(zhuǎn),現(xiàn)場粉塵污染嚴(yán)重,工作人員深受其苦。


(2)V選殼體及打散板


用增韌氧化鋁耐磨陶瓷替代耐磨鋼板做防磨,效果非常理想。氧化鋁耐磨陶瓷也可做成成套的打散板,不但耐磨性大大提升,更換也非常方便。


(3)風(fēng)機(jī)葉輪


在新型干法生產(chǎn)線中,粉體的輸送主要靠風(fēng)機(jī)提供動力,風(fēng)機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)引起含塵二相粒子氣流與葉片發(fā)生相對運動導(dǎo)致葉輪磨損嚴(yán)重。在使用氧化鋁耐磨陶瓷后,耐磨性增加,提高了使用壽命。


02

在電廠中的應(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。與水泥廠選粉系統(tǒng)風(fēng)管彎頭類似,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。在制粉系統(tǒng)一般采用膠水和氧化鋁耐磨陶瓷板粘貼在處理好的鋼板上的方法。


03

作為研磨介質(zhì)


由于較高的硬度、適中的密度、耐磨、耐腐蝕、價格低的特點,以及金屬球金屬雜質(zhì)引入的問題,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,氧化鋁研磨球?qū)⒈辉絹碓蕉嗟膹S家所使用。


04

石油天然氣開采


氧化鋁耐磨陶瓷,尤其那些氧化鋁含量為97%(質(zhì)量)或更高的陶瓷,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,有時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。




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