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告诉你耐磨陶瓷的发展历史

作者:淄博博迈陶瓷材料有限公司 浏览: 发表时间:2022-05-10 09:45:30

耐磨陶瓷是如何发现的?

氧化铝基陶瓷材料具有硬度高、耐高温、耐腐蚀、耐磨等优点,是金属材料难以比拟的。其原材料广泛且廉价,这是碳化硅、氮化硅和氧化锆等其他陶瓷材料所无法比拟的。它是一种发展较早、成本较低、应用最广泛的陶瓷材料。在航空航天、航空航天、发动机耐磨件、刀具等领域有着非常诱人的应用前景。是航空航天、航空能源、冶金等领域的关键技术和首选材料。然而,Al2O3陶瓷材料的化学键是离子键。它具有很强的方向性和高节能型,塑性变形困难,脆性大,裂纹敏感性强。氧化铝陶瓷材料的脆性极大地限制了其推广应用。

因此,必须采取一定的措施尽可能细化陶瓷晶体的微观结构,其中最重要的是尽可能细化晶粒,这将大大提高陶瓷材料的断裂韧性。陶瓷是一种易碎材料。其大部分断裂发生在晶界。当晶粒细小时,晶界占很大比例。当裂纹沿晶界破坏时,裂纹扩展路径变得曲折。晶粒越细,路径越长,所需能量越大,断裂韧性越高。此外,烧结体中缺陷(裂纹)的初始尺寸与晶粒尺寸相同。当晶粒细化时,缺陷(裂纹)的初始尺寸相应减小,其断裂韧性值较高。可以看出,晶粒尺寸对断裂韧性有很大影响。我们应该在保证细粒度的同时提高密度。

在对Al2O3材料的强韧性机理有了基本了解后,为了降低Al2O3基陶瓷材料的脆性,除了采用先进的制备技术外,还研究了多种增韧方法。采用SiC晶须增韧、纤维增韧、ZrO2相变增韧、颗粒分散增韧和纳米材料可以获得良好的增韧效果,但存在不同程度的缺陷,晶须增韧难以解决晶须的毒性及其在基体中的均匀分布;当晶须材料过高时,陶瓷材料的致密化将变得困难。为了达到良好的纤维增韧效果,纤维必须充分浸渍并均匀分布在基体中,但这在技术上很难实现,也很难控制纤维增韧的质量。ZrO2在应力作用下产生马氏体相变增韧,其增韧效果随温度的升高而急剧下降。颗粒增韧的效果与Al2O3相界面之间的结合强度密切相关,但颗粒增韧的结果往往会降低陶瓷材料的硬度和强度,导致材料的介电稳定性和热稳定性下降,因此颗粒增韧的效果非常有限。

纳米ZrO2(3Y)前驱体可以有效地阻止Al2O3晶粒的异常生长,获得细晶粒结构的陶瓷材料。断裂韧性的提高主要来自纳米氧化锆残余应力场密度的增加、晶粒的细化和增韧。

这是一个持续研发的过程,最终形成了当今市场上通用的耐磨陶瓷产品。




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