Gốm sứ, còn được gọi là gốm chịu mài mòn, vật liệu gốm có khả năng chống ma sát và mài mòn. Họ được sử dụng trong một loạt các ứng dụng công nghiệp và trong nước, bao gồm chế biến khoáng sản và luyện kim. Bài viết này khảo sát các vật liệu gốm chính của bộ lạc và các lĩnh vực ứng dụng của chúng.
Gốm chịu mài mòn
Tính chất cần thiết
Có hai cơ chế cơ bản của mặc quần áo bó sát và mặc đồ cọ xát. Trong mặc impingement, các hạt tác động và ăn mòn bề mặt. Đây là cơ chế hao mòn chính gặp phải trong xử lý khoáng sản, ví dụ. Mặt khác, sự mài mòn, xảy ra khi hai vật liệu chịu tải trượt vào nhau. Sự hao mòn này xảy ra trong các thiết bị như trục quay, ghế van và ép đùn kim loại và khuôn dập. Gốm sứ rất phù hợp để chống lại các cơ chế này bởi vì, nhờ các liên kết hóa học mạnh giữ chúng lại với nhau, chúng có xu hướng cực kỳ cứng và mạnh. Những tính chất này rất cần thiết cho các ứng dụng về hệ thống, nhưng gốm sứ bộ lạc thể hiện các tính chất quan trọng khác, cũng như đáng chú ý nhất là độ đàn hồi, độ bền, độ giãn nở nhiệt và độ dẫn nhiệt. Như được mô tả dưới đây, gốm sứ như zirconia biến đổi đã được phát triển với các cấu trúc vi mô cung cấp sự đánh đổi giữa sức mạnh và độ dẻo dai. Các vật liệu như vậy, mặc dù yếu hơn so với các đối tác gốm thông thường của chúng, có thể có khả năng chống mài mòn cao nhờ độ dẻo dai được cải thiện. Sự sinh nhiệt trong quá trình mài mòn có thể dẫn đến các vấn đề sốc nhiệt, trừ khi đồ gốm được sử dụng có hệ số giãn nở nhiệt thấp (để giảm ứng suất nhiệt) hoặc độ dẫn nhiệt cao (để dẫn nhiệt đi).
Nguyên vật liệu
Loại gốm được sử dụng rộng rãi nhất là alumina hạt thô (nhôm oxit, Al 2 O 3), vốn phổ biến với chi phí sản xuất thấp. Alumina dễ bị rút hạt, tuy nhiên; điều này dẫn đến một bề mặt bị suy yếu, có thể ăn mòn nhanh hơn nữa. Hơn nữa, các hạt được nới lỏng, có các cạnh sắc nét, trở thành các hạt mài mòn để mài mòn ở nơi khác. Do đó, các bề mặt bị mòn của alumina có xu hướng có bề ngoài mờ (nhám).
Vật liệu tổng hợp ma trận gốm thể hiện sự cải tiến so với alumina trong đó các hạt sơ cấp lớn (ví dụ, silicon carbide [SiC]), không dễ bị nới lỏng, được kết hợp với ma trận phù hợp hơn (ví dụ: silica [Si], silicon nitride [Si 3 N 4], hoặc thủy tinh), chống lại vi nứt. Gốm được làm cứng bằng râu, sợi hoặc pha biến đổi thể hiện một sự cải tiến thậm chí còn lớn hơn. Ví dụ, trong zirconia cường độ biến đổi (TTZ), ứng suất bề mặt gặp phải trong quá trình mài mòn tạo ra các hạt cứng để biến đổi, đưa bề mặt vào trạng thái nén. Sự biến đổi này không chỉ làm mạnh bề mặt, mà các hạt kéo ra có xu hướng nằm trong phạm vi dưới bề mặt. Với kích thước cực kỳ nhỏ như vậy, chúng đánh bóng hơn là mài mòn bề mặt. Bề mặt TTZ bị mòn do đó có xu hướng được đánh bóng hơn là mờ. Mặc dù chi phí kỹ thuật các cấu trúc vi mô này cao hơn nhiều so với alumina thông thường, nhưng lợi thế cạnh tranh của vật liệu được hiện thực hóa trong thời gian phục vụ được tăng cường đáng kể của chúng.
