Керамические материалы По-разному реагируют на напряжения, возникающие при подвижном механическом контакте. Некоторые могут изнашиваться, другие могут ломаться, а третьи просто отслаиваться от поверхности.

В этой статье обсуждается, как измерить поведение керамического материала в отношении противодействующих сил и факторов, влияющих на поведение. Мы также обсуждаем такие вопросы, как «износостойкость имеет прямую или пропорциональную связь с расстоянием скольжения и контактной нагрузкой».

Много керамики промышленные применения представляют высокий риск, поэтому важно заранее знать, насколько керамический материал устойчив к износу.

Что такое испытание на износостойкость?

Испытание на износостойкость - это мера реакции поверхности керамического материала на трение или противодействующую силу. Эти испытания оценивают, насколько хорошо керамический материал ведет себя в процессах, связанных с абразивным воздействием, трением и износом. Также известный как трибологические характеристики керамики.

Методы испытаний керамики включают: Метод истирания Табера, метод износа «штифт-диск», метод испытания на царапание, метод «шар-диск» и т. д. 

Методы испытаний керамики

Как измерить износостойкость?

1. Техника абразии Табера</h3>

Метод истирания Табера — относительно простой метод испытаний, соответствующий признанному на международном уровне стандарту испытаний керамики ISO 4649/DIN 35516.

Во время испытания абразивный лист устанавливается на вращающийся барабан. Затем оператор перемещает кусок резины по абразивному листу, чтобы определить потерю объема. В зависимости от скорости износа результаты испытания дадут более высокие или более низкие цифры.

Чем ниже цифры, тем выше износостойкость. высокие цифры указывают на высокую скорость износа, что означает низкую износостойкость.

2. Испытание на износ штифта на диске

Это считается одним из наиболее предпочтительный Методы испытаний керамики на износостойкость. Они заключаются в скольжении керамического штифта по вращающемуся диску (который обычно изготавливается из другого материала).

Оператор запускает вращающийся диск с контролируемой скоростью и нагрузкой. Затем он оценивает скорость износа и потерю объема после заданного количества циклов.

Методика износа штифта на диске имитирует общие условия эксплуатации, проверяя истирание, абразивное воздействие и адгезия. Однако он не может в полной мере имитировать тяжелые условия труда.

3. Метод испытания на царапание

Метод испытания на царапание использует наконечник или индентор для имитации таких типов износа. как резка, прорезание канавок и вспашка. Вот почему насадки бывают разных размеров и форм.

Оператор проводит твердым наконечником по керамической поверхности с контролируемой скоростью и нагрузкой. Таким образом, он измеряет критическую нагрузку или глубину, при которой поверхность трескается.

Метод испытания на царапины фокусируется на оценке адгезии керамических пленок и вязкости разрушения. Однако он может быть не столь эффективен, как оценка влияния усталости на износостойкость.

4. Метод «Шар на диске»

Метод «шар-диск» — еще один известный метод измерения износостойкости. Он заключается в скольжении сферического шара (из другого материала) с контролируемой скоростью и нагрузкой.

Оператор скользит шариком по плоскому керамическому диску в течение нескольких циклов. Затем он оценивает диск, чтобы рассчитать степень износа в зависимости от глубины следа износа.

Этот метод относительно универсален. Он может имитировать различные типы износа по rскольжение, скольжение или изменение направления движения мяча. 

Метод разработан для проверки твердости и качества поверхности керамического диска. Он не может оценить износ, вызванный такими факторами, как температура или смазка.

Какова взаимосвязь между износостойкостью керамики и твердостью?

Износостойкость означает твёрдость? Или... Есть ли между ними прямая связь?

Не редкость утверждать, что твердый керамический материал может выдерживать любой износ. Это также то, что сначала сказали исследователи. Но позже они обнаружили нечто интересное!

В ранних исследованиях физики считали, что твердость и износостойкость керамики всегда имели прямую связь. То есть твердость керамического материала всегда транслировалась в лучшую износостойкость.

Однако дальнейшие исследования показали, что Износостойкость зависит от микроструктуры керамического материала, прочности границ зерен, а также размера и формы зерен. Это значит, что динамика износостойкости оказалась более существенной, чем считалось ранее!

Механизм износостойкости также оказался отличным от динамики твердости на уровне микроструктуры. Твердость зависит от того, насколько прочна связь границ зерен. Напротив, износостойкость требует, чтобы материал отрывался от поверхности износа.

Например, сравнение твердости и износостойкости керамика из оксида алюминия и циркониевая керамика TZP продемонстрировала этот контраст. Хотя керамика на основе оксида алюминия обычно тверже, чем циркониевая керамика TZP, последняя обладает лучшей износостойкостью, чем оксид алюминия.

Это также опровергло общепринятое мнение о том, что износостойкость определяется исключительно внешними условиями эксплуатации.

Поэтому тестирование износостойкости керамических материалов требовало несколько иного подхода, чем испытания на твердость. Методы испытаний на износ керамики теперь ориентируются на динамику износа керамики и факторы, на нее влияющие.

Но стоит отметить, что некоторые керамические материалы обладают как высокой износостойкостью, так и твердостью по сравнению с их аналогами. Мы просто говорим, что Износостойкость и твердость керамики не всегда напрямую связаны и должны проверяться независимо.

Факторы, влияющие на износостойкость керамических материалов

Испытание износостойкости керамических материалов зависит от внутренних и внешних факторов.

Внутренние факторы, влияющие на износостойкость керамики, включают: граница зерен, пористость, и размер и форма.

В то время как внешние факторы означают просто условия, которым подвергаются керамические материалы в испытательной лаборатории.

• Граница зерна

Обычно многие виды керамики являются поликристаллическими, то есть состоят из множества кристаллитов или зерен. Область между двумя зернами называется границей зерна. Однако область между зернами называется фазовая граница если они проявляют разные свойства, например, химический состав.

Как это влияет на износостойкость керамического материала?

В процессе спекания — высокотемпературного процесса литья под давлением — в керамике образуются межкристаллитные примеси из-за добавок. Это происходит из-за присутствия стекловидная фаза между зернами, что снижает прочность их связи. При снижении прочности связи на границе зерен образуются трещины.

Серьезный износ происходит на всем зерне при трении и истирании. Абразивное воздействие производит еще больше тепла, что влияет на вязкость стеклянной фазы и в конечном итоге вызывает пластическую деформацию.

Достаточное количество добавок и упрочняющих веществ играет ключевую роль в повышении износостойкости керамического материала. В противном случае смежная граница зерен может подвергнуться серьезному износу из-за отсутствия необходимого количества напряжений.

• Пористость

При оценке износостойкости пористость считается деформацией, которая влияет на прочность сцепления керамики. Кроме того, пора обеспечивает больше места для образования линий разлома, тем самым существенно влияя на концентрацию напряжений.

При воздействии абразивной силы поры способствуют образованию трещин, что приводит к ускорению износа. Это означает, что чем менее пористый керамический материал, тем более он износостойкий.

• Размер

Производство керамики подразумевает тщательный выбор керамических материалов. Одним из параметров является размер зерна материала. Мелкозернистая керамика, как правило, имеет более прочные межзеренные связи. и лучшие механические свойства. Однако более крупные зерна хрупкие и более склонны к износу при трении.

Внешние факторы

Как уже было сказано, внешними факторами, влияющими на износостойкость керамики, являются условия окружающей среды в лаборатории по испытанию керамики. К таким факторам относятся коррозия, внешнее воздействие, температура и давление.

• Коррозия: Керамические материалы могут контактировать с компонентами, содержащими едкие вещества. При длительном воздействии таких сред керамические материалы могут разрушаться или отслаиваться. Их кристаллическая структура и прочность связи также могут снижаться.

• Внешнее воздействие: Сюда входят вибрации и столкновения, которые происходят во время работы. Такие силы могут влиять на структуру и поверхность керамики. Частицы также могут ослабевать, а их поверхности отслаиваться, ускоряя износ.

• Температура и давление: Многие виды технической керамики выдерживают экстремальные температуры и давления. Однако они могут потерять свою структурную целостность и начать разрушаться, если условия будут экстремальными.

Износостойкие керамические материалы и их применение

Современные керамические материалы являются одними из самых перспективных материалов для машиностроения и технической промышленности. В сочетании с их химическая стабильность, высокие температуры плавления и модули упругости, они демонстрируют исключительные трибологические свойства.

Другие свойства включают высокую вязкость разрушения, высокую твердость и исключительную термостойкость. Таким образом, износостойкая керамика применяется в широком спектре промышленных применений, как показано в таблице ниже:

Почему GORGEOUS — надежный производитель износостойкой керамики

ВЕЛИКОЛЕПНЫЙ является одним из самых перспективных производителей современной керамики в Китае, собирающим положительные отзывы о своей законной продукции и прозрачности.

С всесторонними продуктами и услугами GORGEOUS обеспечивает все ваши потребности в передовой керамике. Мы охватываем такие отрасли, как аэрокосмическая промышленность, медицина, химия, авиакосмическая промышленность, автомобилестроение, электроника и машиностроение.

Поговорите о подготовке сырья, литье под давлением, спекании, обработке поверхности и инспекции. Просто отправьте нам предложение, и мы доставим!

Поговорите с нами сегодня!

Благодаря суперподдержке со стороны службы поддержки клиентов GORGEOUS гарантирует, что ваш процесс адаптации будет гладким и беспроблемным. Нажмите здесь поговорить с нами сегодня!