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氧化鋁耐磨陶瓷的優點

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瀏覽:- 發布日期: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



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


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


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的陶瓷產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,而且還有自己的優勢。例如除了具有硬度高、耐磨性好、抗腐蝕等優點外,氧化鋁耐磨陶瓷還具有相當高的性價比,并且生產工藝非常成熟??偨Y起來,氧化鋁耐磨陶瓷有以下8個優點:

1、硬度大、強度高。
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,適應性好。
8、性價比高,原料來源廣,生產工藝成熟。




===磨損機理===

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。通常認為,顆粒為圓形,且速度較低時,尤其當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,接觸點上將產生塑性變形,這將導致放射狀的和橫向裂紋的產生。如果陶瓷的硬度和斷裂韌性較低,裂紋就將非??斓禺a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、抗彎和耐壓強度,而且要提高它的硬度和斷裂韌性,而這些性質與氧化鋁陶瓷的顯微結構(閉氣孔率、晶粒度、玻璃相的分布狀態等)及它的磨損機理密切相關。


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,其中的有機雜質在燒結過程中將被燒掉,在致密化的過程中形成不規則的孔洞;


而無機雜質則有可能在高溫階段與陶瓷粉體起反應或殘留在基體中形成微裂紋。由雜質引起的這些微結構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,最后的燒成制品才有可能形成微晶結構,使它具有很好的耐磨性。


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


02

成型方法的影響


生產實踐與大量研究表明:低氣孔率、高致密度的氧化鋁陶瓷結構性能優良。高致密度意味著陶瓷體內晶粒排列緊密,在承受外界載荷或腐蝕性物質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,對氧化鋁陶瓷燒結性能和顯微結構的影響也會有所不同。


一般對于形狀復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

燒結的影響


燒結是陶瓷制備的關鍵階段,燒結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晶體生長,使微細的原料在高溫下發育成粗大晶粒,液相量增加,這樣不但強度下降,同時耐磨性也會減弱。當然溫度太低易導致燒結體不致密,制品耐磨性也不好。


采用先進的電窯燒結可以精確控制燒結的升溫、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溫度,改善陶瓷的顯微結構,提高力學性能,進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用===


01

在水泥廠中的應用


(1)各種溜槽


礦石破碎系統、原料粉磨系統、水泥粉磨系統的各種溜槽及料斗日輸送量大,物料硬度高,對設備磨損嚴重。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。設備頻繁被磨穿,不但增重了檢修的負擔,而且嚴重影響設備正常運轉,現場粉塵污染嚴重,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)風機葉輪


在新型干法生產線中,粉體的輸送主要靠風機提供動力,風機的高速旋轉引起含塵二相粒子氣流與葉片發生相對運動導致葉輪磨損嚴重。在使用氧化鋁耐磨陶瓷后,耐磨性增加,提高了使用壽命。


02

在電廠中的應用


燃煤電廠制粉系統的磨損大都以煤粉碰撞,沖擊磨損為主。與水泥廠選粉系統風管彎頭類似,高速煤粉氣流對制粉設備的磨煤機出口、粗細粉分離器進出口、一次風管彎頭等的磨損特別嚴重。在制粉系統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


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引入的問題,氧化鋁研磨球被廣泛應用于水泥、礦物、陶瓷、電子材料、磁性材料、以及涂料、油漆等行業的原材料的粉磨和加工,是一種優質的研磨介質。在建筑陶瓷行業中,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%。隨著優質天然球石資源的減少,普通瓷球磨損率高的特點,氧化鋁研磨球將被越來越多的廠家所使用。


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%(質量)或更高的陶瓷,能夠用于石油和天燃氣的鉆探設備中。典型的應用是用于噴嘴、閥座、調節裝置、泵配件,甚至鉆頭配件可以在高壓環境下、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格。




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