ANWENDUNG VON FORTSCHRITTLICHER KERAMIK IM BEREICH VERSCHLEISSFESTER MATERIALIEN

Die verschleißfeste und korrosionsbeständige Industrie ist ein Zweig der Oberflächenbehandlungsindustrie.Es handelt sich um eine aufstrebende Industrie für vorbeugende Pflege- und Wiederaufarbeitungstechnologiedienste, um die Verschleiß- und Korrosionsprobleme von Ausrüstungen und Werkstücken in der Energie-, Stahl-, chemischen Bergbau-, Zement- und anderen Industrien zu lösen.verschleißfeste und korrosionsbeständige Industrie hat eine starke Vitalität.Durch den Verschleiß- und Korrosionsschutz von Industrieanlagen kann deren Lebensdauer stark verbessert und der durch Wartung oder Austausch verursachte Verbrauch an Stahl und anderen Materialien ressourcenschonend reduziert werden.Die verschleiß- und korrosionsbeständigen Industrien sind wichtige Maßnahmen, um Ressourcen zu schonen, die Umwelt zu schützen und die Kreislaufwirtschaft zu fördern.Sie sind auch ein leistungsstarker Assistent für Unternehmen, um Energieeinsparungen, Emissions- und Kostenreduzierungen sowie eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit zu erreichen.Die verschleißfesten und korrosionsbeständigen Industrien haben die Eigenschaften von Querschnitt, marginal und multidisziplinär.
Der Kern der verschleiß- und korrosionsbeständigen Industrien ist die Anwendung neuer Materialien und Technologien in verwandten Branchen.Es umfasst hauptsächlich verschleißfeste Keramiktechnologie, thermisches Spritzen, Oberflächen- und verschleißfeste Platte, Laserbeschichtung, korrosionsbeständige und verschleißfeste Beschichtungstechnologie, korrosionsbeständige Technologie, verschleißfeste Materialtechnologie usw.

Anwendung von Advanced Ceramics auf dem Gebiet der verschleißfesten Materialien
Laut Statistik verbraucht Reibung etwa 1/3 der weltweit verfügbaren Energie, und etwa 80 % der Maschinenteile fallen aufgrund von Verschleiß aus.Das Verschleißversagen mechanischer Teile hängt eng mit der Auswahl der Materialien für die Reibpaarung und den Betriebsbedingungen zusammen.Im Allgemeinen werden die Materialien, die unter Reibungs- und Verschleißbedingungen mit geringem Verschleiß verwendet werden, als verschleißfeste Materialien bezeichnet;Das Material mit kleinem Reibungskoeffizienten wird Antifriktionsmaterial genannt;Das Material mit großem Reibungskoeffizienten wird Reibungsmaterial genannt.Es ist sehr wichtig, geeignete Materialien für unterschiedliche Arbeitsbedingungen und die von mechanischen Komponenten geforderten Reibungs- und Verschleißeigenschaften richtig auszuwählen und zu verwenden.Zum Beispiel ist es im Allgemeinen angemessen, Stahl mit hohem Mangangehalt als verschleißfestes Material in Umgebungen mit hoher Stoßbelastung auszuwählen, aber in Umgebungen mit geringer Stoßbelastung kann Stahl mit hohem Mangangehalt nicht den Vorteil der Verformungshärtung von Stahl mit hohem Mangangehalt nutzen, während Gusseisen mit hohem Chromgehalt dies tut angemessener.Außerdem erhoffen sich sowohl Antifriktionsmaterialien als auch Reibungsmaterialien gleichzeitig eine gute Verschleißfestigkeit.Die gute Verschleißfestigkeit von Materialien kann nicht nur die Lebensdauer mechanischer Teile verlängern, den Austausch von Teilen und die Arbeitsintensität der Arbeiter verringern, sondern auch Energie und Materialressourcen sparen.Daher ist es je nach unterschiedlichen Arbeitsbedingungen und Leistungsanforderungen an mechanische Teile von großer Bedeutung, verschleißfeste Materialien richtig auszuwählen, um die Leistung mechanischer Geräte zu verbessern und Energie zu sparen.

Welche Arten von verschleißfesten Materialien gibt es?
Es gibt viele Arten von verschleißfesten Materialien, die entsprechend ihrer chemischen Zusammensetzung in verschleißfeste Metallmaterialien, keramische verschleißfeste Materialien, polymere verschleißfeste Materialien und verschleißfeste Verbundstoffe unterteilt werden können;Entsprechend der Materialstruktur kann es in integrale verschleißfeste Materialien und oberflächenverschleißfeste Materialien unterteilt werden;Die verschleißfesten Materialien können je nach unterschiedlichen Betriebstemperaturen in verschleißfeste Materialien bei normaler Temperatur und verschleißfeste Materialien bei hohen Temperaturen unterteilt werden.

① Metallische Werkstoffe.Metallwerkstoffe können auch in verschleißfesten Stahl und verschleißfesten Gusseisen unterteilt werden.Üblicherweise werden verschleißfester legierter Stahl, Hochmanganstahl, Lagerstahl und Werkzeugstahl verwendet.Mit Ausnahme des Hochmanganstahls, der die Verschleißfestigkeit durch Verformungshärtung verbessert, verbessern andere verschleißfeste Stähle hauptsächlich die Härte und Verschleißfestigkeit von Stahl, indem sie karbidbildende Elemente hinzufügen und Karbide mit Kohlenstoff bilden.Gegenwärtig geht der Entwicklungstrend von verschleißfestem Stahl in Richtung Mikrolegierung (z. B. Hinzufügen von B, Ti, Nb, V usw.), Verstärkung, Seltenerdmodifikation und Verbundverstärkung.Diese Spurenelemente bilden Verbindungen in Stahl, wie z. B. die Zugabe von B und anderen Spurenelementen in Stahl zur Bildung von Boriden und die Zugabe von Ti, Nb, V usw. zur Bildung von Carbiden mit hoher Härte zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit von Stahl.WC und AlO werden im Gießprozess zugesetzt.Der Stahlmatrix-Verbundstoff wird durch Verstärken der Stahlmatrix mit gleichen Partikeln gebildet.

② Keramische Materialien.Als verschleißfeste Keramiken kommen hauptsächlich Oxidkeramiken, Carbidkeramiken und Nitridkeramiken zum Einsatz.Typische verschleißfeste Keramiken umfassen Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid usw. Keramische Materialien sind sehr spröde, daher ist das Vorspannen von verschleißfesten keramischen Materialien die Hauptforschungsrichtung.Hartmetall, auch als Cermet bekannt, ist eine mit WC- oder TiC-Partikeln verstärkte Legierung auf Co-Basis, die üblicherweise als Werkzeuge, Schleifmittel und andere Teile verwendet wird, die eine sehr hohe Verschleißfestigkeit erfordern.

③ Verschleißfeste Polymermaterialien.Zu den verschleißfesten Polymermaterialien gehören hauptsächlich Nylon, Polyurethan, Epoxidharz und Gummi.Die Nachteile von Polymermaterialien sind eine geringe Härte und eine niedrige Betriebstemperatur, daher werden häufig Keramikpartikel oder -fasern verwendet, um sie zu verstärken, um ihre Festigkeit und Verschleißfestigkeit zu verbessern.

Aus wirtschaftlichen Gründen setzen moderne Unternehmen normalerweise Hochgeschwindigkeitstechnologie ein.Die Effizienz der Fabrik wird durch folgende Parameter bestimmt: Ausstattungsmerkmale und Haltbarkeit;Investitionskosten, Betriebskosten, Wartungs- und Reparaturkosten, von denen die wichtigsten die Sicherheit und Zuverlässigkeit in der Produktion und die Reduzierung des Wartungsaufwands sind.Daher ist es sehr wichtig, Verschleiß und Korrosion von Hochgeschwindigkeitslaufgeräten zu reduzieren.Aufgrund der herausragenden Eigenschaften keramischer Werkstoffe kann die Verwendung von Keramik die in vielen Anwendungen geforderten Probleme der Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit lösen.Im Vergleich zu Metallwerkstoffen und Polymeren weisen Keramiken eine bessere Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wärmedämmung auf.

Gängige Arten von verschleißfesten Keramiken?
Oxidkeramik
1. Aluminiumoxidkeramik
Aluminiumoxidkeramiken beziehen sich normalerweise auf α-Keramikmaterialien mit Aluminiumoxid als kristalliner Hauptphase.Entsprechend dem unterschiedlichen Aluminiumoxidgehalt gibt es 75 Porzellan, 85 Porzellan, 90 Porzellan, 95 Porzellan und 99 Porzellan.mit α-Keramikmaterialien mit Aluminiumoxid als Hauptkristallphase haben eine hohe Härte und mechanische Festigkeit, eine gute Abriebfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit, eine hohe elektrische Festigkeit und einen Isolationswiderstand, einen geringen dielektrischen Verlust, eine stabile elektrische Leistung bei Temperatur- und Frequenzänderungen und sind weit verbreitet werden aufgrund ihrer bequemen Herstellung, gleichmäßigen und flachen Oberfläche als elektrische Isoliermaterialien verwendet.Bisher wurden mehr als zehn Arten von Al2O3-Kristallstrukturen gefunden, aber es gibt hauptsächlich drei Arten.Bei Temperaturen über 1300 °C werden andere Kristallphasen fast vollständig in α-Al2O3 umgewandelt.

Aluminiumoxid-Keramikmaterialien werden in der Industrie aufgrund ihrer breiten Quelle, ihres niedrigen Preises und ihrer guten Verschleißfestigkeit weit verbreitet verwendet.Die Ergebnisse zeigen, dass die Erosionsverschleißfestigkeit von Keramikmaterial mit 95 % Al2O3 mehr als fünfmal so hoch ist wie die von Gusseisen mit hohem Chromgehalt (Cr15Mo3).Bei Reibung und Verschleiß hat der Aluminiumoxidgehalt bei niedrigem Aluminiumoxidgehalt einen Einfluss auf die Verschleißfestigkeit von Aluminiumoxidkeramiken.Mit der Erhöhung des Al2O3-Gehalts wird die Verschleißfestigkeit verbessert, und der Effekt ist beim Nassschleifen stärker ausgeprägt.

2. Zirkonkeramik
Zirkonoxid-Schleifmedium hat eine hohe Dichte (das spezifische Gewicht der Aluminiumoxidkugel beträgt etwa 3,6 g / cm3 und das spezifische Gewicht der Zirkonoxidkugel beträgt etwa 6,0 g / cm3), eine hohe Festigkeit und Zähigkeit, sodass es eine hervorragende Verschleißfestigkeit und ein sehr hohes Schleifen aufweist Effizienz und kann Materialverschmutzung verhindern.Es eignet sich besonders zum Nassmahlen und Dispergieren.Gegenwärtig ist es in Keramik, magnetischen Materialien, Beschichtungen, Tinten, Medizin und Lebensmittelindustrie weit verbreitet.Zum Beispiel: fortschrittliche Autolacke, Handylacke, Tintenstrahltinten, fortschrittliche Kosmetika usw. Schleifperlen aus Zirkonoxid sind aufgrund ihres hohen spezifischen Gewichts zu den am weitesten verbreiteten Schleifmedien auf dem Markt geworden (das spezifische Gewicht von Aluminiumoxidkugeln beträgt etwa 3,6 g/cm3, und das spezifische Gewicht von Zirkonoxidkugeln beträgt etwa 6,0 g/cm3), hohe Zähigkeit und ausgezeichnete Verschleißfestigkeit.

In der Pulvertechnik wird Zirkonoxid neben der Verwendung als Mahlkörper auch als Zubehör der Sandmühle verwendet.Jeder kennt die Sandmühle.Seine Aufgabe ist das Schleifen.Eine ausgezeichnete Sandmühle muss die Vorteile einer hohen Schleifeffizienz, einer stabilen Geräteleistung und einer hohen Produktqualität aufweisen.Um diese Vorteile zu gewährleisten, ist es notwendig, Anforderungen an sein Zubehör zu stellen: Erstens, es hat Verschleißfestigkeit, das heißt, es hat eine geringe Verschleißrate beim Schleifen und verursacht keine ernsthafte Verschmutzung der Schleifprodukte;2、Die Härte ist groß genug, um eine hohe Schleifeffizienz zu gewährleisten.Unter den Keramikteilen ist Zirkonoxid das ausgereifteste Keramikteil, das in der Sandmühle verwendet wird, und hat ein breites Anwendungsspektrum.Unter den vier ausgereiftesten Diamantmaterialien, Zirkonoxid, Aluminiumoxid, Siliziumkarbid und Siliziumnitrid, hat Zirkonoxid die beste Zähigkeit.In rotierenden Hochgeschwindigkeits-Sandmühlen hat er als Rotor deutlichere Vorteile.Denn bei Hochgeschwindigkeitsrotation führt der Kontaktschleifprozess zwischen Rotor und Materialien leicht zu Rissen in Keramikteilen, die mit der Zeit zum Bruch von Keramikteilen führen.Nur Zirkonoxidkeramik kann die Gebrauchszähigkeit dieser speziellen Arbeitsbedingung erfüllen.Die Anwendung von Keramikrotoren erfüllt die Anforderungen für die Herstellung und Anwendung vieler hochreiner ultrafeiner Pulver ohne ferromagnetische Verschmutzung.

3. Zirkonoxid-Aluminiumoxid-Verbundkeramik
Aluminiumoxid-Keramikkugeln werden aufgrund ihrer hohen Härte, stabilen chemischen Eigenschaften und ihres günstigen Preises häufig verwendet.Zirkonoxid-Mahlkugeln werden aufgrund ihres großen Verhältnisses und ihrer guten Zähigkeit auch in vielen Märkten eingesetzt.Die Sprödigkeit von Al2O3-Keramiken behindert jedoch ernsthaft die Anwendung und Entwicklung von Aluminiumoxidkeramiken.In den letzten Jahren haben Forscher versucht, die mechanischen Eigenschaften von Aluminiumoxid-Keramiken durch Zugabe von zweiten Phasen zu verbessern.
Aluminiumoxid hat eine hohe Härte und Zirkonoxid hat eine gute Zähigkeit.Die beiden Materialien bilden hervorragende Verbundwerkstoffe mit hoher Festigkeit und hoher Zähigkeit, die weiter verbreitet sind.ZTA-Keramik hat eine hohe Biegefestigkeit und Bruchzähigkeit bei Raumtemperatur, sodass zirkonoxidgehärtete Keramiken eine hervorragende Verschleißfestigkeit aufweisen.Dieses keramische Verbundmaterial zeigt nicht nur die Eigenschaften von Zirkonoxid-Keramik mit hoher Zähigkeit und Festigkeit, sondern behält auch die Vorteile von Aluminiumoxid-Keramik mit hoher Härte.Mit der Verbesserung dieser umfassenden mechanischen Eigenschaft wurde auch seine Verschleißfestigkeit stark verbessert.Der spezifische Anteil der beiden Materialien kann entsprechend den tatsächlichen Nutzungsanforderungen der Benutzer angepasst werden.Die Eigenschaften von zirkonoxidgehärteter Aluminiumoxidkeramik sind besser als 99 Aluminiumoxidkeramiken, und der Preis ist niedriger als bei Zirkonoxidkeramik.Zirkonium-Aluminium-Keramik-Schleifmittel/verschleißfeste Auskleidungen werden durch Einbringen von Spurenelementen Zirkonium modifiziert und gehärtet und durch Phasenumwandlung gehärtet, wodurch eine polykristalline Struktur entsteht.Die Festigkeit und Zähigkeit werden verbessert und die Verschleißfestigkeit ist gut, was die Schlagzähigkeit von keramischen Schleifmitteln/verschleißfesten Auskleidungen stark verbessert.

Karbidkeramik
Karbidkeramiken werden aufgrund ihrer hohen Härte, hohen Festigkeit und hohen Verschleißfestigkeit häufig in Hochtemperaturumgebungen mit Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit verwendet.Keramiken mit hoher Verschleißfestigkeit wie Siliziumkarbid und Borkarbid sind üblich.

1. Siliziumkarbidkeramik
Siliziumkarbidkeramiken werden aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften häufig in der Landesverteidigung, im Maschinenbau, in der Metallurgie, der Elektronik und anderen Industriebereichen eingesetzt.Unter vielen keramischen Materialien ist Siliziumkarbid aufgrund seiner hohen Härte, hohen Temperaturbeständigkeit, guten thermischen Stabilität, seines niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und seiner hervorragenden Wärmeleitfähigkeit ein Hot Spot in der materialwissenschaftlichen Forschung.Verglichen mit Zirkonoxid hat Siliziumkarbid mindestens mehrere Vorteile, wie schnelle Wärmeableitung, niedrige Kosten und höhere Verschleißfestigkeit, wenn es auf den Mahlzylinder der Sandmühle aufgetragen wird.Der Vorteil der schnellen Wärmeableitung kann die Agglomeration von Materialien im Schleifkörper aufgrund hoher Temperatur verhindern und so die Schleifeffizienz verbessern.In Bezug auf die Verschleißfestigkeit hat Siliziumkarbid eine hervorragende Leistung, aber es hat auch die Nachteile einer unzureichenden Zähigkeit und einer leichten Fragmentierung.Es ist nicht einfach, ein großes Fass zu machen.

2. Borcarbid
Heißgepresstes Borcarbid, eine nichtmetallische feuerfeste Verbindung, ist eine der härtesten Substanzen in künstlichen Schleifmitteln.Heißgepresste Produkte haben eine hohe Verschleißfestigkeit, sind grauschwarz und glänzend.Borcarbid-Keramiken haben eine gute Verschleißfestigkeit, daher haben sie wichtige Anwendungen auf dem Gebiet der Verschleißfestigkeit.Düsen aus Borcarbid-Keramik haben unter harten Bedingungen eine lange Lebensdauer, die weit über der von Aluminiumoxid, Wolframcarbid und anderen Materialien liegt.
In der Pulvertechnik wird der Zentrifugalsprühtrockner zur Herstellung von Keramikpulver verwendet, das die Vorteile einer geringen Verschmutzung, einer schnellen Trocknungsgeschwindigkeit, eines gleichmäßigen Wassergehalts, einer engen Partikelgrößenverteilung, einer guten Pulverfließfähigkeit usw., aber vieler Keramik aufweist Pulver haben eine hohe Härte, was zu starkem Verschleiß an mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Zentrifugaldüsen führt.Die Verwendung von Borcarbid kann die Lebensdauer von Düsen effektiv verbessern.

Nitridkeramik
1. Siliziumnitridkeramik
Siliziumnitridkeramiken haben ein geringes spezifisches Gewicht, einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, eine gute Wärmeschockbeständigkeit und eine hohe Bruchzähigkeit.Sie werden häufig in der Luft- und Raumfahrt, in Automotoren, im Maschinenbau, in der chemischen Industrie und in anderen Bereichen eingesetzt, insbesondere als neues Hochtemperatur-Strukturmaterial. Sie haben offensichtliche Vorteile.

Auf dem Gebiet der Pulvertechnik beträgt die Dichte des Sortierrads der Siliziumnitrid-Strahlmühle 3,2 g / m und sein Körpergewicht 2/3 des Metallmaterials.Das wichtigste Verwendungsmerkmal von Siliziumnitrid-Sortierrädern ist die Vermeidung von Metallverschmutzung.Außerdem ist sein Anteil um 40% kleiner als der von Zirkonoxidkeramik, was nicht nur den Energieverbrauch des Motors stark reduzieren kann, sondern auch weniger Anforderungen an den Motor stellt.Unter dem vorhandenen Motor kann eine Überfrequenz erreicht werden, um Partikel mit feinerer Partikelgröße zu erhalten.

Als neuartiges Schleifmittel hat Siliziumnitrid Einzug in den industriellen Anwendungsbereich gehalten.Mit extrem niedriger Verschleißrate und hervorragenden mechanischen Eigenschaften hat es viel Aufmerksamkeit erregt.Obwohl durch die Kosten und das Verarbeitungsniveau von Siliziumnitrid begrenzt, wird Siliziumnitrid nicht so häufig verwendet, und der relativ geringe Anteil an Siliziumnitrid ist einem effizienten Schleifen nicht förderlich, aber die Verwendung von Schleifmedien erfordert einen geringen Verschleiß, Siliziumnitrid ist auch a potenzielles Schleifmaterial.

2. Aluminiumnitrid
Mit hoher Härte und Hochtemperaturfestigkeit können Aluminiumnitridkeramiken als Schneidwerkzeuge, Schleifscheiben, Drahtziehwerkzeuge und Rohstoffe zur Herstellung von Werkzeugmaterialien und Metallkeramikmaterialien verwendet werden.Es hat auch eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und kann als verschleißfeste Teile verwendet werden.Aufgrund seiner hohen Kosten kann es jedoch nur für Teile mit starkem Verschleiß verwendet werden.Das Beschichten einiger leicht oxidierbarer Metall- oder Nichtmetalloberflächen mit einer AIN-Beschichtung kann ihre Oxidationsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit verbessern;Es kann auch als Korrosionsschutzbeschichtung verwendet werden, z. B. bei der Verarbeitung von korrosiven Stoffen und der Auskleidung von Behältern.