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    1. 技術支持

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      改善特種陶瓷脆性、提高韌性的方法

      2021-01-21?? 來源:精城特瓷?? 作者:羅云堅?? 閱讀:

              脆性是無機非金屬材料致命的弱點。無論在什么領域,脆性都會使陶瓷材料的應用受到限制,所以如何改善其脆性、提高韌性一直是研究陶瓷材料要解決的重要難題。
              脆性是陶瓷材料發生突然的、無征兆的斷裂或破碎。從本質上說,無機非金屬材料缺少獨立的滑移系統,當受到外力作用時,不能通過滑移引起的塑形變形來緩沖應力,致使陶瓷材料發生爆發性的破壞。從微觀上說,陶瓷材料內部存在裂紋和氣孔,當應力存在時這些裂紋和氣孔會成為裂紋擴展的起源。陶瓷是一種多晶相材料,存在于晶界的裂紋和氣孔很難通過人為的方法消除,即便是特種陶瓷(也叫精細陶瓷,結構均勻精細、吸水率為0)通過溫度很高的液相燒結,也不能做到像金屬材料那樣由一個個金屬原子整齊排列而成“完美”的材料。所以要提高特種陶瓷材料的韌性可以從細化晶粒、提高結構均勻性、減少缺陷尺寸等方面入手,其增韌機制有相變增韌、纖維補強增韌、顆粒彌散增韌。
              相變增韌是利用相變產生的體積效應,在陶瓷材料內部產生分布均勻的微裂紋,在外力作用下,這些微裂紋起到吸收和分散應力的作用,從而避免產生應力集中現象。當然,微裂紋應控制在納米尺寸,這樣裂紋才不會擴展。ZTA(ZrO2 toughening Al2O3)利用相變增韌的典型應用,ZrO2的單斜相和四方相之間的可逆相變可以產生3~5%的體積變化,斷裂韌性從氧化鋁的4MPa·m1/ 2提高到ZTA的8.5 MPa·m1/ 2。
              晶須或纖維可以增強顆粒之間的作用,使晶粒之間的聯系更加緊密,提高陶瓷材料抗拉和抗彎能力,這是纖維補強增韌的原理。晶須或纖維可以作為第二相引入陶瓷中,形成復合相陶瓷。例如,在氧化鋁陶瓷加入碳化硅晶須,制成Al2O3/SiC復合相陶瓷,使氧化鋁陶瓷的脆性得到明顯改善。
              顆粒彌散增韌是在陶瓷或者金屬材料中引入其他氧化物或金屬顆粒,顆粒彌散分布在基體中,使顆粒處于晶界或晶體內部,形成晶內型結構。材料的斷裂方式由沿晶斷裂變為穿晶斷裂,使陶瓷材料斷裂的能量增加,改善特種陶瓷的斷裂脆性,提高其韌性。金屬陶瓷以金屬材料為基體、陶瓷顆粒為增強相,變成韌性金屬、高強度陶瓷的綜合體,改善特種陶瓷的脆性,韌性極大提高。精城特瓷生產的碳化鈦基金屬陶瓷是以碳化鈦(TiC)為硬質相,高錳鋼及其他金屬粉末為粘結相,采用粉末冶金技術制備而成,不僅強度高、硬度大,也具有高的韌性。
       
      碳化鈦基金屬陶瓷,碳化鈦金屬棒
       
              上面從微觀角度解釋特種陶瓷增韌的機理和方法,在宏觀上通過與橡膠、金屬的結合,也可以提高其韌性及使用壽命。
              精城特瓷公司生產的陶瓷橡膠二合一襯板是采用熱硫化工藝,將增韌耐磨陶瓷和橡膠硫化而成,再用高強度有機粘合劑將襯板粘接在設備的內殼鋼板上,形成堅固且有緩沖力的防磨層。
       
      陶瓷橡膠復合襯板
       
              精城特瓷公司生產的耐磨陶瓷顆粒增強金屬基耐磨復合材料是采用鑄造工藝,將高硬度的耐磨陶瓷顆粒與金屬材料復合,把陶瓷顆粒的高硬度、高耐磨性同金屬基體材料的韌性相結合,在耐磨件的工作表面形成一定厚度的陶瓷金屬復合層。這種局部復合的方式既能提高耐磨件的耐磨性,又能保證其整體韌性。
       
      耐磨陶瓷顆粒
       
             耐磨特種陶瓷不僅要具備高的硬度和強度,同時應具有一定的韌性。強度和韌性為耐磨特種陶瓷提供必要的支撐,陶瓷特瓷產品擴大和改善了耐磨瓷的應用,質量得到保證,提高使用壽命,收獲良好的口碑,在行業內獲得廣泛的認可。
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