Zirkonyum Seramikler Alümina Seramiklerden Daha İyi Aşınma Direncine Sahip midir? Neden?

Zirkonyum Seramikler Alümina Seramiklerden Daha İyi Aşınma Direncine Sahip midir? Neden?

Zirkonyum oksit ile arasında sürekli bir çekim vardır alüminyum oksit Seramikler teknik bileşenlerin mühendisliğinde kullanılır. Her ikisi de inanılmaz mekanik, kimyasal ve fiziksel özellikler sergiler.

Ve biz bir tane yaptık kapsamlı ayrım Bu özelliklere dayanarak iki seramik arasında

Peki zirkonyum ile alüminyum oksitin, sadece aşınma dirençlerine odaklanarak karşılaştırılmasına ne dersiniz?

Zirkonyumun Alüminyum Oksit Seramiklere Karşı Aşınma Direnci

Zirkonyum ve alümina belirli koşullar altında farklı aşınma dinamikleri gösterir:

1. Kriyojenik Ortamlar

Alüminanın aşırı düşük sıcaklık ortamlarına maruz kaldığında aşınma davranışı zirkonyanınkiyle nasıl karşılaştırılır?

Alümina taş deneyimleri üç gövdeli aşınma Düşük sıcaklıklarda. Bunun nedeni, sürtünmeyle oluşan ince taneciklerin kayan yüzeyler arasına girmesidir. Bu nedenle, ince tanecikler üçüncü bir cisim gibi davranarak malzeme kaybına neden olur.

Kayma devam ettikçe, gevşek alüminyum oksit taneleri sürtünme katsayısıBu azalmanın sebebi yüksek kayma hızlarında temas sıcaklığının artmasıdır.

Ayrıca, alüminyum oksit, sıvı nitrojen (LN2) sıcaklığında yüksek ısıl iletkenliğe sahiptir. Sıvı nitrojen ile sürekli yıkama durumunda, temas yüzeyinde daha fazla ısı üretilir. Bu da daha düşük bir sürtünme katsayısına yol açar.

Düşük sürtünme katsayısı ne anlama gelir? Aşınmaya karşı direnci daha zayıf olan bir alümina seramik plakanız var.

Öte yandan zirkonyum, iki beden giyim. Yani kayan gövdelerin arasına gevşek bir şekilde yapışmış zirkonyum taneleri bulunmuyor.

Zirkonya seramiğinin aşınma oranı, kayma devam ettikçe sistematik bir azalma göstermektedir. Sonuç olarak, zirkonya bir aşınma oluğu oluşturabilir. Ancak maksimum aşınma derinliğinde bile aşınma oranı nispeten düşüktür. 

Aşınma, yükte hafif bir artışa neden olur; bu, alüminyumun aksine, aşınma direncini büyük ölçüde etkilemez.

Buradan, zirkonyum, kriyojenik koşullarda alüminadan daha iyi aşınma direnci göstermektedir.

2. Oda veya Yüksek Sıcaklık

Zirkonyum seramik malzemeler genellikle yüksek sıcaklıklarda yüksek çatlama direncine sahiptir.

Yüksek sıcaklıklarda sıvı yağlayıcıların kullanılması mümkün olmadığından, zirkonyum seramikler magnezyum ve itriyum oksitleri ile stabilize edilir. Bu durumda seramik, sürtünme katsayısının artması.  

Ancak modifiye edilmemiş zirkonyum seramikler yüksek sıcaklık koşullarında yüzey yorgunluğuna ve kırılgan hasara uğrarlar.

Zirkonyumun iç ortam sıcaklığındaki elastik modülü, 1.500 santigrat derece sıcaklıktakinden daha yüksektir. Mikro yapıdaki değişiklikler ve içindeki safsızlıklar nedeniyle sertliği ve mekanik davranışı artan sıcaklıklarla birlikte değişir.

Öte yandan, Mohs'daki (9) alümina sertliği, zirkonyum oksitten (8,5) daha yüksektir. Ayrıca zirkonyuma göre daha iyi termal stabiliteye sahiptir. Ayrıca, seramiğin yüksek entalpi Yüksek sıcaklık koşullarındaki olağanüstü performansını ve kararlılığını açıklar. Bu nedenle, alümina sır, yüksek sıcaklıklarda yüksek aşınma oranlarının söz konusu olduğu uygulamalar için idealdir.

Alümina, yüksek sıcaklıklarda plastik deformasyon gibi aşınma dinamiklerinde değişikliklere uğrar. Ancak, yüksek sertliği ve düşük termal genleşme katsayısı nispeten daha iyi aşınma direncini teşvik eder.

İnanılmaz termal kararlılığı sayesinde alüminyum, 1.500 santigrat dereceye kadar yüksek sıcaklıklarda aşınmaya karşı dayanıklıdır. Aynı sıcaklıkta, zirkonya önemli miktarda aşınma ve faz dönüşümü yaşar.

Buradan, Alümina, yüksek sıcaklıklarda zirkonyadan daha iyi aşınma direncine sahiptir.

3. Asidik ve Alkali Koşullar

Alüminyum oksit seramik, yüksek elastikiyet modülü, sıcaklık kararlılığı ve yüksek sertlik gibi özellikleri nedeniyle ideal özelliklerin hepsine sahip olduğu varsayımına yol açabilir.

Peki zirkonyum oksit ile karşılaştırıldığında kimyasal etkilere karşı nasıl tepki veriyor?

Alüminanın yüksek termal kararlılığı ve aşınma direnci, alkali ortamlardaki aşınma direncini önemli ölçüde artırır. 

Bir alüminyum oksit seramik plaka, su gibi düşük alkali koşullara yerleştirildiğinde, yüksek çözünmezliği nedeniyle yüksek aşınma direnci gösterir. Ayrıca, seramik malzeme, aşınma etkisine karşı koruyucu bir arayüz görevi gören tribokimyasal (hidroksit) katmanlar içerir.

 Öte yandan, bir zirkonyum seramik malzeme sulu bir çözeltiye yerleştirildiğinde, faz dönüşümüyle ilgili birkaç mekanizma gerçekleşmeye başlar. Bu, aynı çözeltiye yerleştirildiğinde bir alümina plakadan daha yüksek bir aşınma oranına yol açar. Faz dönüşümleri, zirkonyumun asidik veya alkali ortamlardaki performansını sınırlar.

Buradan, pH kontrollü koşullar altında alüminyum seramik plaka, zirkonyum plakadan daha iyi aşınma direncine sahiptir.

Ancak alüminyum, yüksek asidik veya alkali çözeltiler gibi zorlu tribokimyasal koşullarda önemli bir aşınma oranına maruz kalır. Korozyon, aynı koşullar altında zirkonyum kadar belirgin olmayabilir.

Zirkonyumla Güçlendirilmiş Alümina (ZTA) Seramikleri

Alüminanın faydaları ve zirkonyumun özellikleri bir araya getirildiğinde ne olur? Mikro yapı düzeyinde neler olur?

Bir alümina kompozite zirkonyum oksit eklenmesi, başlangıçta kafes sapmaları nedeniyle yoğunlaşmaya neden olur. Sinterlemeden sonra, zirkonya ve alümina olmak üzere iki faz elde edilir. Sır soğudukça, zirkonya tetragonalden monokliniğe dönüşerek mikro çatlak oluşumuna ve hacim azalmasına yol açar.

Mikro çatlaklar, tüm mikro yapıda makro çatlakların yayılmasını engeller. Bu da bir tokluk mekanizması oluşturur. Tokluk mekanizmasını iyileştirmek için daha küçük zirkonyum taneciklerinin kullanılması önerilir.

Zirkonyumla güçlendirilmiş alümina seramikler, alümina ve zirkonyumun en iyi özelliklerini bir araya getirir. Alümina seramik malzemenin yüksek aşınma ve korozyon direnci, eğilme dayanımı ve sertlik gibi özelliklerinden yararlanır.

Zirkonyum içeriği, çatlakların yayılmasını ve malzeme hasarını önlemede önemli olan yüksek kırılma tokluğu sağlar. Ayrıca, bilinen en sert malzemeden sonra ikinci sırada yer alan yüksek sertliğe sahiptir. Yani, ZTA, basınç ve yüksek yük altında yüksek dayanıklılığa sahiptirBu da onu aşınmaya karşı oldukça dayanıklı bir seramik malzeme yapar

Çözüm

Şimdiye kadar, alüminyum ve zirkonyumun farklı koşullarda nasıl davrandığını ve bunun aşınma dirençlerini nasıl etkilediğini öğrendiğinizi umuyoruz. Her ikisinin de daha iyi olduğunu söyleyemesek de, belirli koşullardaki aşınma davranışlarını özetledik. Bunun, sektör uygulamanıza bağlı olarak kararlarınıza ışık tutacağını umuyoruz. Daha fazla bilgi veya belirli hizmetler için lütfen bizimle iletişime geçin. bize Ulaşın Bugün.