“性能全面，特長(zhǎng)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(yè)生產(chǎn)過程中需要使用耐磨材料以防止磨損和減少設(shè)備的維修時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)，由于減少了磨損過程中可能發(fā)生的污染，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。尤其是快速流動(dòng)的含有較硬顆粒的泥漿，除了磨損外，對(duì)設(shè)備腐蝕也較為嚴(yán)重。
耐磨陶瓷以其超強(qiáng)的耐磨性、耐高溫、抗腐蝕性等優(yōu)異的特性，已成為目前最優(yōu)秀的耐磨材料之一，獲得了工業(yè)企業(yè)的廣泛青睞，尤其是深受水泥生產(chǎn)企業(yè)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(chǎn)的陶瓷產(chǎn)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(yōu)點(diǎn)===
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(yōu)勢(shì)。例如除了具有硬度高、耐磨性好、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)外，氧化鋁耐磨陶瓷還具有相當(dāng)高的性價(jià)比，并且生產(chǎn)工藝非常成熟?？偨Y(jié)起來，氧化鋁耐磨陶瓷有以下8個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
1、硬度大、強(qiáng)度高。
2、耐磨性好，使用壽命長(zhǎng)。
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(yīng)性好。
8、性價(jià)比高，原料來源廣，生產(chǎn)工藝成熟。
===磨損機(jī)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(gè)尖硬的壓頭)和陶瓷表面裂紋形成開始的。通常認(rèn)為，顆粒為圓形，且速度較低時(shí)，尤其當(dāng)陶瓷有較高的斷裂韌性時(shí)，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(jìn)了錐形裂紋的形成；顆粒有棱角時(shí)，在撞擊過程中，接觸點(diǎn)上將產(chǎn)生塑性變形，這將導(dǎo)致放射狀的和橫向裂紋的產(chǎn)生。如果陶瓷的硬度和斷裂韌性較低，裂紋就將非?？斓禺a(chǎn)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(qiáng)度，而且要提高它的硬度和斷裂韌性，而這些性質(zhì)與氧化鋁陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)(閉氣孔率、晶粒度、玻璃相的分布狀態(tài)等)及它的磨損機(jī)理密切相關(guān)。
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(duì)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(zhì)，其中的有機(jī)雜質(zhì)在燒結(jié)過程中將被燒掉，在致密化的過程中形成不規(guī)則的孔洞；
而無(wú)機(jī)雜質(zhì)則有可能在高溫階段與陶瓷粉體起反應(yīng)或殘留在基體中形成微裂紋。由雜質(zhì)引起的這些微結(jié)構(gòu)上的缺陷對(duì)氧化鋁耐磨陶瓷的致密化有明顯的影響。
原料粉體粒度對(duì)制品性能影響也很大，只有原料足夠細(xì)，最后的燒成制品才有可能形成微晶結(jié)構(gòu)，使它具有很好的耐磨性。
因此采用高純度、細(xì)粒度的氧化鋁粉體是制備性能優(yōu)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(chǎn)實(shí)踐與大量研究表明：低氣孔率、高致密度的氧化鋁陶瓷結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良。高致密度意味著陶瓷體內(nèi)晶粒排列緊密，在承受外界載荷或腐蝕性物質(zhì)侵蝕的時(shí)候不易形成破壞性的突破點(diǎn)。
而要得到高致密度的陶瓷坯體，成型方法是關(guān)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(diǎn)，對(duì)氧化鋁陶瓷燒結(jié)性能和顯微結(jié)構(gòu)的影響也會(huì)有所不同。
一般對(duì)于形狀復(fù)雜的制品多以注漿或熱壓鑄工藝為主，對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的制品可采用干壓成型。
03
燒結(jié)的影響
燒結(jié)是陶瓷制備的關(guān)鍵階段，燒結(jié)氣氛對(duì)陶瓷材料的制備影響很大。過高的燒成溫度或過長(zhǎng)的保溫時(shí)間都會(huì)促進(jìn)晶體生長(zhǎng)，使微細(xì)的原料在高溫下發(fā)育成粗大晶粒，液相量增加，這樣不但強(qiáng)度下降，同時(shí)耐磨性也會(huì)減弱。當(dāng)然溫度太低易導(dǎo)致燒結(jié)體不致密，制品耐磨性也不好。
采用先進(jìn)的電窯燒結(jié)可以精確控制燒結(jié)的升溫、保溫及降溫過程，對(duì)提高耐磨陶瓷的性能有重要作用，但是電窯燒結(jié)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(jié)溫度，改善陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)，提高力學(xué)性能，進(jìn)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(yīng)用===
01
在水泥廠中的應(yīng)用
（1）各種溜槽
礦石破碎系統(tǒng)、原料粉磨系統(tǒng)、水泥粉磨系統(tǒng)的各種溜槽及料斗日輸送量大，物料硬度高，對(duì)設(shè)備磨損嚴(yán)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(gè)月就被磨穿。設(shè)備頻繁被磨穿，不但增重了檢修的負(fù)擔(dān)，而且嚴(yán)重影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，現(xiàn)場(chǎng)粉塵污染嚴(yán)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(fēng)機(jī)葉輪
在新型干法生產(chǎn)線中，粉體的輸送主要靠風(fēng)機(jī)提供動(dòng)力，風(fēng)機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)引起含塵二相粒子氣流與葉片發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致葉輪磨損嚴(yán)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(yīng)用
燃煤電廠制粉系統(tǒng)的磨損大都以煤粉碰撞，沖擊磨損為主。與水泥廠選粉系統(tǒng)風(fēng)管彎頭類似，高速煤粉氣流對(duì)制粉設(shè)備的磨煤機(jī)出口、粗細(xì)粉分離器進(jìn)出口、一次風(fēng)管彎頭等的磨損特別嚴(yán)重。在制粉系統(tǒng)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(zhì)
由于較高的硬度、適中的密度、耐磨、耐腐蝕、價(jià)格低的特點(diǎn)，以及金屬球金屬雜質(zhì)引入的問題，氧化鋁研磨球被廣泛應(yīng)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(yè)的原材料的粉磨和加工，是一種優(yōu)質(zhì)的研磨介質(zhì)。在建筑陶瓷行業(yè)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(yōu)質(zhì)天然球石資源的減少，普通瓷球磨損率高的特點(diǎn)，氧化鋁研磨球?qū)⒈辉絹碓蕉嗟膹S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(zhì)量)或更高的陶瓷，能夠用于石油和天燃?xì)獾你@探設(shè)備中。典型的應(yīng)用是用于噴嘴、閥座、調(diào)節(jié)裝置、泵配件，甚至鉆頭配件可以在高壓環(huán)境下、在石油和泥砂漿中振動(dòng)，有時(shí)在有酸和鹽存在的情況下工作，對(duì)耐磨性及抗腐蝕性的要求更加嚴(yán)格。