陶瓷材料 不同材质对移动机械接触产生的应力有不同的反应。有些材质可能会磨损，有些可能会断裂，而有些则仅仅是从表面剥落。

本文探讨了如何测量陶瓷材料在反作用力下的行为以及影响其行为的因素。我们还讨论了诸如“耐磨性与滑动距离和接触载荷呈正比关系”之类的问题。

许多陶瓷 工业应用 风险很高，因此事先了解陶瓷材料的抗磨损程度非常重要。

什么是耐磨性测试？

耐磨性测试是 测量陶瓷材料表面对摩擦或反作用力的响应这些测试评估陶瓷材料在涉及磨蚀、摩擦和磨损的过程中的性能。又称 陶瓷的摩擦学性能.

陶瓷测试方法包括 泰伯磨损、销盘磨损、划痕试验法、球盘法等。 

陶瓷测试方法

如何测量耐磨性？

1. Taber磨耗技术</h3>

Taber 磨损技术是一种相对简单的测试方法，具有国际公认的陶瓷测试标准 ISO 4649/ DIN 35516。

测试时，将研磨片安装在旋转的滚筒上。然后，操作员将一块橡胶在研磨片上移动，以测量体积损失。根据磨损率的不同，测试结果可能会偏高或偏低。

数字越低，耐磨性越好。这意味着， 数字越大，代表磨损率越高，耐磨性越差。

2. 销盘磨损试验

这被认为是 最受青睐 耐磨陶瓷的测试方法。该方法涉及在旋转盘（通常由其他材料制成）上滑动陶瓷销。

操作员以受控的速度和负载运行旋转盘。然后，在给定的循环次数后，评估磨损率和体积损失。

销盘磨损技术模拟一般使用条件，测试 磨损、摩擦和粘附作用。 但它可能无法完全模拟恶劣的工作条件。

3. 划痕测试方法

划痕测试方法使用尖端或压头来模拟此类磨损类型 如切割、开槽和犁耕。 这就是为什么尖端有不同的尺寸和形状。

操作员以受控的速度和负载拖动坚硬的尖端划过陶瓷表面，从而测量出临界负载或表面开裂的深度。

划痕试验法主要评价陶瓷膜的附着力和断裂韧性，但对于疲劳对磨损性能的影响评价可能不够。

4. 球盘法

球盘法是另一种测量耐磨性的突出技术。该方法需要以受控的速度和负载滑动球形球（由不同材料制成）。

操作员将球在平坦的陶瓷盘上滑动几个周期。然后，操作员评估陶瓷盘，根据磨损痕迹的深度计算磨损量。

这种方法比较通用。它可以模拟不同类型的磨损滚动、滑动或改变球的运动方向。 

该方法旨在测试陶瓷盘的硬度和表面光洁度。它可能无法评估由温度或润滑等因素引起的磨损行为。

陶瓷耐磨性和硬度有什么关系？

耐磨性意味着硬度吗？或者……它们之间有直接联系吗？

硬质陶瓷材料能够承受任何磨损的说法并不罕见。研究人员最初也是这么说的。但他们后来发现了一些有趣的事情！

在早期研究中，物理学家认为陶瓷的硬度和耐磨性始终存在直接联系。也就是说，陶瓷材料的硬度越高，耐磨性就越好。

然而，进一步的研究表明 耐磨性取决于陶瓷材料的微观结构、晶界韧性以及晶粒的大小和形状。 这意味着，耐磨动力学比我们之前想象的要复杂得多！

耐磨机制也与微观结构层面的硬度动力学不同。硬度取决于晶界键的强度。相反，耐磨性则要求材料脱离磨损表面。

例如，硬度和耐磨性的比较 氧化铝陶瓷 而TZP氧化锆陶瓷就表现出了这种对比。 虽然氧化铝陶瓷通常比 TZP 氧化锆更硬，但后者的耐磨性比氧化铝更好。

这也推翻了人们普遍认为的耐磨性仅由外部操作条件决定的观点。

因此，测试陶瓷材料的耐磨性需要与硬度测试略有不同的方法。陶瓷磨损测试方法现在以陶瓷磨损动力学及其影响因素为指导。

但值得注意的是，有些陶瓷材料相比同类材料，既具有较高的耐磨性，又具有较高的硬度。我们只是说 陶瓷的耐磨性和硬度并不总是直接相关，必须单独测试。

影响陶瓷材料耐磨性的因素

测试陶瓷材料的耐磨性受到内部和外部因素的影响。

影响陶瓷耐磨性的内在因素包括 晶粒边界、孔隙度、 和 尺寸和形状。

而外部因素仅仅意味着陶瓷材料在陶瓷测试实验室中所处的条件。

• 晶粒边界

通常，许多陶瓷都是多晶的，这意味着它们由许多晶粒或晶粒组成。 两个晶粒之间的区域称为晶界。 然而，晶粒之间的区域被称为 相边界 如果它们表现出不同的特性，例如化学成分。

那么，这对陶瓷材料的耐磨性有何影响？

在烧结（注塑成型过程中的高温过程）过程中，陶瓷会因添加剂而产生晶间杂质。 这是因为 玻璃相 晶粒之间，降低其结合强度。 当结合强度较低时，晶粒边界处会产生裂纹。

在摩擦磨损过程中，整个晶粒都会发生严重的磨损，磨粒作用会产生更多的热量，影响玻璃相的粘度，最终引起塑性变形。

大量的添加剂和增韧助剂对提高陶瓷材料的耐磨性起着关键作用。 否则，由于缺乏适当的应力，相邻的晶粒边界可能会发生严重磨损。

• 孔隙度

在评估耐磨性时，孔隙率被视为影响陶瓷结合强度的一种畸形。此外，孔隙为断层线的形成提供了更多空间，从而极大地影响了应力集中。

当受到磨料力作用时，孔隙容易形成断裂，从而加剧磨损。 这意味着，陶瓷材料的孔隙率越低，其耐磨性就越强。

• 尺寸

陶瓷制造需要精心挑选陶瓷材料，其中一个参数是材料的晶粒尺寸。 小晶粒陶瓷往往具有更大的晶粒间结合力 并具有更好的机械性能。然而，晶粒越大，脆性越大，在摩擦过程中更容易磨损。

外部因素

如前所述，影响陶瓷耐磨性的外部因素是陶瓷测试实验室的环境条件。这些因素包括腐蚀、外部冲击以及温度和压力。

• 腐蚀： 陶瓷材料可能会与含有腐蚀剂的部件接触。如果长期暴露在这样的环境中，陶瓷材料可能会被腐蚀或剥落。它们的晶体结构和结合强度也会下降。

• 外部影响： 这包括运行过程中发生的振动和碰撞。这些力可能会影响陶瓷的结构和表面。颗粒也可能松动，表面剥落，从而加速磨损。

• 温度和压力： 许多技术陶瓷能够承受极端温度和压力。然而，如果条件极端，它们可能会失去结构完整性并开始分解。

耐磨陶瓷材料及其应用

先进陶瓷材料是机械和技术工业领域最有前景的材料之一。结合其 化学稳定性、高熔化温度和弹性模量， 它们表现出极好的摩擦学特性。

其他特性包括高断裂韧性、高硬度和优异的耐热性。因此，耐磨陶瓷适用于广泛的工业应用，如下表所示：

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