中國粉體網訊 新型耐磨陶瓷材料以其優(yōu)良的性能使之在工業(yè)設備及管道上的應用越來越廣泛，通過對普通金屬材料的替代，使設備的使用壽命、連續(xù)生產能力等方面都有了極大的提高�，F在國內外工程陶瓷領域的耐磨陶瓷部件多為氧化鋁、氧化鋯、碳化硅、氮化硅等材質。
（耐磨氧化鋁陶瓷，來源：萍鄉(xiāng)禾田新材料有限公司）
其中氧化鋁陶瓷具有較好的耐磨性、耐蝕性和機械性能、極好的生產能力，最重要的是，氧化鋁陶瓷擁有相對較低的價格，更高的性價比使其在實際運用中更具有競爭力，因此它已經成為了應用最廣泛的耐磨陶瓷材料。
1、磨損機理
氧化鋁陶瓷的磨損機理分為脆性斷裂磨損和塑性形變磨損，前者的磨損特點為沿晶斷裂的晶粒脫落，后者的磨損特點為穿晶斷裂的微觀切削，前者的磨損率比后者大得多，人們希望陶瓷的磨損為塑性形變磨損。陶瓷的內部因素對陶瓷塑性形變磨損機理具有重要的影響。氧化鋁瓷球是一種摩擦磨損構件，其磨損率受內部因素和外部因素的影響，其中內部因素影響較大。
2、影響耐磨性的因素
氧化鋁陶瓷的耐磨性與自身的材料的力學性能、顯微結構的協(xié)同作用有著密切的關系，即與其內部因素(彈性模量、硬度、斷裂韌性、晶粒尺寸、晶界和孔隙率)有關，近年來人們對此進行了大量的研究。陶瓷的韌性和晶粒尺寸是目前研究最多，與耐磨性關系最為密切的內部因素，韌性對氧化鋁陶瓷的摩擦磨損影響極大。由于晶粒越小，陶瓷的耐磨性越好，所以耐磨陶瓷正朝微晶化方向發(fā)展。但納米氧化鋁陶瓷造價很高，難以在工程應用領域推廣使用，所以氧化鋁陶瓷耐磨材料的研究重點在幾個μm的晶粒尺寸范圍內有所突破和發(fā)展。
（耐磨氧化鋁襯片，來源：淄博啟明星新材料股份有限公司）
3、耐磨性的提高
α-Al2O3原料
（1）顆粒的形貌
陶瓷是由壓制坯體經高溫燒制而成的。坯體由顆粒壓制而成，所以陶瓷的燒結不僅是顆粒之間的燒結行為，更重要的是坯體的燒結行為。
表面粗糙的顆粒，比表面積或表面能相對大，所以其燒結驅動力大，易燒結，燒結密度大，孔洞小而少。表面光滑的粒狀顆粒，此顆粒比表面積或表面能比較小，因此其燒結驅動力較小，不易燒結，陶瓷的燒結密度比較低，空洞大而多。
（2）顆粒的大小
當晶粒比較細小時，磨損機理主要是發(fā)生塑性變形和部分穿晶斷裂，產生輕微磨損；晶粒比較粗大時，磨損機理主要是發(fā)生晶界斷裂，產生嚴重磨損。所以，晶粒越小，陶瓷的耐磨性越好。因此，應盡可能使用顆粒尺寸小的α-Al2O3原料，以便減小陶瓷的晶粒度。
助燒劑
合適的助燒劑降低燒結溫度，改善陶瓷的顯微結構，提高力學性能，進而提高瓷球的耐磨性。助燒劑的品質包括數量、物相組成、化學組成和細度等。助燒劑一般采用SiO2-CaO-MgO三元系統(tǒng)進行配方。應盡量避免使用在高溫下放出氣體和發(fā)生相變的助燒劑，以免產生新的缺陷，而影響產品的致密化和合格率，降低產品的競爭力。
成型
采用等靜壓成型技術，克服其它成型方法空心、分層、密度低和密度不均勻等缺陷。成型壓力和保壓時間影響生坯的密度、燒結收縮率。因此，要使用合適的原料和科學的成型工藝，確保生坯具有良好的燒結特性。
燒結制度
過高的燒結溫度和過長的保溫時間都會促進Al2O3晶體生長，液相量增加，這樣不但強度下降，耐磨性也會減弱。當然溫度太低、燒結密度降低，耐磨陶瓷的耐磨性下降。如果燒結溫度不合適，即使Al2O3含量高，耐磨性也不一定好，關鍵取決于耐磨陶瓷的物相組成和顯微結構。采用低溫快燒技術，可獲得顯著的節(jié)能效益，同時可抑制氧化鋁球的晶粒長大，有利于改善產品強度、韌性，從而提高耐磨陶瓷的耐磨性。
4、耐磨陶瓷的應用
在輸料、輸煤系統(tǒng)的應用
輸煤、輸料系統(tǒng)的設備磨損主要是以沖擊力、摩擦力為主，磨損部位是分離器擋板、三通、落煤筒。這些部位極易磨損，甚至磨通。電廠及水泥廠采用內襯錳鋼板時，使用時間一般為6個月左右，而且容易粘煤、粘粉堵塞；使用超高分子聚乙烯板，雖然不易堵塞，但抗沖擊性及耐磨性又不如錳鋼板，特別是襯板及鋼板接合處有煤粉及水泥顆粒擠入脫落。采用氧化鋁耐磨陶瓷會極大地提高使用壽命，給安全生產、經濟效益帶來顯著提高。
（各種形狀管道內襯，來源：山東興和特種材料有限公司）
在制粉系統(tǒng)的應用
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。高速煤粉氣流對制粉設備的磨煤機出口、粗細粉分離器進出口、一次風管彎頭等的磨損特別嚴重。水泥廠選粉系統(tǒng)風管彎頭也有同樣現象。通過使用耐磨氧化鋁陶瓷，會對實際生產帶來積極影響。
在灰渣系統(tǒng)的應用
采用水力除灰排渣系統(tǒng)的電廠，灰渣泵、灰渣溝、噴咀等出入口管段，是磨損嚴重處，采用耐磨氧化鋁陶瓷后，使用時間長，耐磨性能好，解決了機修任務重、環(huán)境差等問題。
作為研磨介質
由于較高的硬度、適中的密度、耐磨、耐腐蝕、價格低的特點，氧化鋁研磨球被廣泛應用于水泥、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)質的研磨介質。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)質天然球石資源的減少，普通瓷球磨損率高的特點，氧化鋁研磨球將被越來越多的廠家所使用。
石油天然氣開采
氧化鋁耐磨陶瓷能夠適應惡劣環(huán)境下的工作，尤其那些氧化鋁含量為97%(質量)以上的陶瓷，能夠用于石油和天燃氣的鉆探設備中。典型的應用是用于噴嘴、閥座、調節(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，有時在有酸和鹽存在的情況下工作，對耐磨性及抗腐蝕性的要求更加嚴格。
參考來源：
[1]陳宏.耐磨陶瓷現狀及發(fā)展
[2]秦麟卿等.耐磨氧化鋁研磨球的生產和應用
[3]陳雷.氧化鋁耐磨陶瓷在電廠、水泥廠的應用
（中國粉體網編輯整理/山川）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權告知刪除
