سيراميك تريبولوجي ، يسمى أيضًا سيراميك مقاوم للتلف ، مواد خزفية مقاومة للاحتكاك والتآكل. يتم توظيفهم في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية والمنزلية ، بما في ذلك معالجة المعادن والتعدين. يستعرض هذا المقال المواد الخزفية الرئيسية الرافعة ومجالات تطبيقها.
سيراميك مقاوم للتلف
الخصائص الأساسية
هناك آليتان أساسيتان للارتداء المنبثق - التآكل الارتدادي والتآكل. في التآكل الاصطدام ، تؤثر الجسيمات على السطح وتتآكله. هذه هي آلية التآكل الرئيسية التي تتم مواجهتها في التعامل مع المعادن ، على سبيل المثال. من ناحية أخرى ، يحدث تآكل الاحتكاك عندما تنزلق مادتان تحت الحمل على بعضهما البعض. يحدث هذا التآكل في أجهزة مثل أعمدة الدوران ومقاعد الصمامات وقوالب السحب والبثق المعدنية. الخزف مناسب تمامًا لمقاومة هذه الآليات لأنه بسبب الروابط الكيميائية القوية التي تمسكها ببعضها البعض ، فإنها تميل إلى أن تكون شديدة وقوية للغاية. هذه الخصائص ضرورية للتطبيقات المرافقة ، لكن الخزف المجهري يعرض خصائص مهمة أخرى أيضًا - وعلى الأخص المرونة ، والمتانة ، والتمدد الحراري ، والموصلية الحرارية. كما هو موضح أدناه ، تم تطوير الخزف مثل الزركونيا المقوى بالتحويل مع الهياكل المجهرية التي توفر مفاضلة بين القوة والمتانة. هذه المواد ، على الرغم من أنها أضعف من نظيراتها الخزفية التقليدية ، يمكن أن تكون شديدة المقاومة للتآكل بسبب صلابة محسنة. يمكن أن يؤدي توليد الحرارة أثناء التآكل إلى مشاكل الصدمة الحرارية ، ما لم يكن للسيراميك المستخدم معاملات تمدد حرارية منخفضة (لتقليل الضغوط الحرارية) أو موصلية حرارية عالية (لإبعاد الحرارة).
المواد
يعتبر السيراميك الألوميني الأكثر استخدامًا على نطاق واسع هو الألومينا الخشن الحبيبي (أكسيد الألومنيوم ، Al 2 O 3) ، والذي يدين بشعبيته إلى تكاليف التصنيع المنخفضة. ومع ذلك ، فإن الألومينا عرضة لسحب الحبوب. هذا يؤدي إلى سطح ضعيف ، يمكن أن يتآكل بسرعة أكبر. علاوة على ذلك ، تصبح الحبوب المفككة ، ذات الحواف الحادة ، جزيئات كاشطة لارتطامها في مكان آخر. تميل الأسطح البالية من الألومينا إلى أن يكون لها مظهر غير لامع (خشن).
تمثل مركبات المصفوفة الخزفية تحسينًا على الألومينا في تلك الحبوب الأولية الكبيرة (مثل كربيد السيليكون [SiC]) ، والتي لا يتم فكها بسهولة ، يتم دمجها مع مصفوفة أكثر امتثالًا (على سبيل المثال ، السيليكا [Si] ، نيتريد السيليكون [Si 3 N 4] ، أو الزجاج) ، الذي يقاوم التكسير الدقيق. الخزف المقوى باستخدام شعيرات ، أو ألياف ، أو مراحل تحويل تمثل تحسنًا أكبر. في زركونيا مقوى التحويل (TTZ) ، على سبيل المثال ، تحفز الضغوط السطحية التي يتم مواجهتها أثناء التآكل جزيئات التشديد على التحول ، مما يجعل السطح مضغوطًا. هذا التحول لا يقوي السطح فحسب ، بل تميل الجسيمات التي تنسحب إلى أن تكون في نطاق القياس تحت الميكروي. في مثل هذه الأحجام الصغيرة للغاية يقومون بتلميع السطح بدلاً من تلطيخه. تميل أسطح TTZ البالية إلى أن تكون مصقولة بدلاً من أن تكون مطفأة. على الرغم من أن تكاليف هندسة هذه الهياكل الدقيقة أعلى بكثير من الألومينا التقليدية ، فإن الميزة التنافسية للمواد تتحقق في عمر الخدمة المعزز بشكل كبير.
