Vilka är de faktorer som påverkar slitstyrkan hos keramik?
Slitbeständiga-keramiska material används i stor utsträckning inom områdena slip- och poleringsmaterial, slit-beständiga beläggningar, innerbeklädnader av rör eller utrustning, och strukturdelar, etc., och deras slitstarka-egenskaper avgör direkt den säkra livslängden för mekanisk utrustning och delar. Vanliga -nötningsbeständiga keramiska material inkluderar zirkoniumoxid, aluminiumoxid, kubisk bornitrid, kiselnitrid, borkarbid, kiselkarbid, etc.
För att få -nötningsbeständiga keramiska material med bättre slitstyrka har många forskare studerat slitmekanismen hos keramiska material och de faktorer som påverkar keramernas slitstyrka. Generellt sett påverkas slitstyrkan hos keramik av två faktorer, den ena är själva materialets struktur och den andra är externa faktorer som belastning, temperatur och atmosfär.
Effekter av mekaniska egenskaper på slitstyrka hos keramer
I den tidiga forskningen av keramiska materials nötningsbeständighet- tror man att hårdheten hos keramiska material är nära relaterad till nötningsegenskapen. Det visade sig senare att sambandet mellan hårdhet och slitage hos keramik inte var så uppenbart. Till exempel är hårdheten hos aluminiumoxidkeramik högre än TZP-zirkoniakeramik, men slitstyrkan är inte nödvändigtvis högre än TZP-keramik.
Även om hårdhet kan återspegla bindningsstyrkan hos korngränsen i viss utsträckning, bildas slitage slutligen på grund av att material bryts loss från slitytan, så det keramiska materialets hårdhet används inte längre som ett prediktivt index för att mäta slitage. Vissa studier visar att med förbättringen av brottseghet och hårdhet av materialet, minskar slitagehastigheten för keramik gradvis, och slitstyrkan är bättre.
Effekter av mikrostruktur på slitstyrka hos keramer
I allmänhet har materialens mikrostruktur ofta stor inverkan på materialens makroskopiska egenskaper. Keramiskt material är en sintrad kropp som består av korn och inter-kristall, och dess mikrostruktur bestämmer ofta dess makroskopiska egenskaper. Många studier har visat att slitstyrkan hos keramiska material är starkt relaterad till kornstorleken, sammansättningen av korngränsfasen, spänningsfördelningen på korngränsen, porer och andra mikrostrukturer.
Kornstorlek
Inom industrin kan metallmaterial förbättra sina mekaniska egenskaper genom att förädla korn, vilket kallas finkornsförstärkning. Huvudprincipen är att ju mindre kornstorleken är, desto större är korngränsytan och desto mer sicksack är korngränsfördelningen, vilket effektivt kan öka spricktillväxtvägen och bidrar till spänningskoncentrationen i det dispergerade materialet. Det har visat sig att kornförfining har en viss inverkan på slitstyrkan hos keramiska material.
Porositet
Porositet har en mycket viktig effekt på keramernas egenskaper. Poren är ekvivalent med förekomsten av en defekt, som kommer att orsaka spänningskoncentration, påskynda sprickexpansionen och minska bindningsstyrkan mellan korn, vilket allvarligt påverkar de mekaniska egenskaperna hos keramik. Under inverkan av friktion kan porerna ansluta med varandra för att bilda sprickkälla, vilket påskyndar materialets slitage.
Korngränsfas och interkristallin orenhet
Keramik består av korn, korngränsfaser och porer. I sintringsprocessen finns vissa tillsatser och föroreningar som tillsätts till keramik huvudsakligen vid korngränsen i form av "andra fasen" eller "glasfas", och deras existens kommer att påverka bindningsstyrkan mellan kornen. Vid keramisk friktion och slitage kan sprickor lätt uppstå vid korngränsen. Den låga bindningsstyrkan hos korngränserna kommer att orsaka brott längs fibrerna under slitageprocessen, vilket kommer att orsaka att hela fibrerna dras ut och orsaka allvarligt slitage.
Tillsatsen av polykristallin keram finns vanligtvis på korngränsen i form av glasfasen. Under friktionsprocessen minskar den resulterande höga temperaturen glasets viskositet, vilket leder till plastisk deformation. Om spänningen i den intilliggande korngränsen inte är lämplig kommer det att orsaka spricka vid korngränsen och orsaka allvarligt slitage.
Om en lämplig mängd tillsatser kan bilda en andra fas vid korngränsen är det vanligtvis fördelaktigt för materialets slitstyrka. Till exempel att tillsätta zirkoniumoxid till aluminiumoxid för att göra zirkoniumoxidhärdad aluminiumoxidkeramik, även känd som ZTA-keramik. Eftersom ökningen av T-ZrO2-spänningsinducerad kritisk spänning bidrar till förbättringen av brottseghet och styrka hos keramiska material, kan zirkoniumoxid och aluminiumoxid hämma korntillväxt och uppnå effekten av mikro-kristallisationen i termer av mikrostruktur, för att ytterligare förbättra slitstyrkan.
