Seramik Tribologi, juga disebut seramik tahan pakai, bahan seramik yang tahan terhadap geseran dan keausan. Mereka bekerja dalam berbagai aplikasi industri dan domestik, termasuk pemprosesan mineral dan metalurgi. Artikel ini meninjau bahan-bahan seramik tribologi utama dan bidang aplikasi mereka.
Seramik tahan pakai
Sifat penting
Terdapat dua mekanisme asas pemakaian tribologis - pemakaian penghalang dan pemakaian gosok. Dalam kemerosotan hambatan, zarah mempengaruhi dan menghakis permukaan. Ini adalah mekanisme haus utama yang dihadapi dalam pengendalian mineral, misalnya. Haus gosok, sebaliknya, berlaku apabila dua bahan di bawah beban meluncur antara satu sama lain. Haus ini berlaku pada alat seperti poros berputar, tempat duduk injap, dan penyemperitan logam dan mati lukisan. Seramik sangat sesuai untuk menolak mekanisme ini kerana, disebabkan oleh ikatan kimia yang kuat yang menyatukannya, ia cenderung sangat keras dan kuat. Sifat-sifat ini sangat penting untuk aplikasi tribologi, tetapi seramik tribologi juga memperlihatkan sifat penting lain — yang paling penting, keanjalan, ketangguhan, pengembangan haba, dan kekonduksian terma. Seperti yang dijelaskan di bawah, seramik seperti zirkonia yang diperkuat transformasi telah dikembangkan dengan struktur mikro yang memberikan pertukaran antara kekuatan dan ketangguhan. Bahan seperti itu, walaupun lebih lemah daripada alat keramik konvensionalnya, boleh tahan aus kerana ketangguhannya yang lebih baik. Penjanaan haba semasa haus boleh menyebabkan masalah kejutan termal, kecuali jika seramik yang digunakan mempunyai pekali pengembangan haba yang rendah (untuk mengurangkan tekanan terma) atau kekonduksian terma yang tinggi (untuk mengalirkan haba).
Bahan
Seramik tribologi yang paling banyak digunakan adalah alumina berbutir kasar (aluminium oksida, Al 2 O 3), yang disebabkan popularitinya kerana kos pembuatannya yang rendah. Alumina terdedah kepada pengeluaran bijirin, bagaimanapun; ini membawa kepada permukaan yang lemah, yang dapat mengikis dengan lebih cepat. Selanjutnya, biji-bijian yang dilonggarkan, yang mempunyai tepi tajam, menjadi zarah kasar untuk memaksakan pemakaian di tempat lain. Permukaan alumina yang dipakai cenderung mempunyai penampilan yang matte (kasar).
Komposit matriks seramik menunjukkan peningkatan berbanding alumina pada butiran utama yang besar (contohnya, silikon karbida [SiC]), yang tidak mudah dilonggarkan, digabungkan dengan matriks yang lebih sesuai (misalnya, silika [Si], silikon nitrida [Si 3 N 4], atau kaca), yang menentang microcracking. Keramik yang dikeraskan dengan misai, gentian, atau fasa transformasi menunjukkan peningkatan yang lebih besar lagi. Sebagai contoh, dalam zirkonia yang diperkuat dengan transformasi, tegangan permukaan yang dihadapi semasa haus mendorong zarah pengeras untuk berubah, menjadikan permukaan menjadi mampatan. Transformasi ini bukan sahaja menguatkan permukaan, tetapi zarah yang keluar cenderung berada dalam julat submikrometer. Pada saiz yang sangat kecil, mereka menggilap dan tidak mengacaukan permukaannya. Oleh itu, permukaan TTZ yang dipakai cenderung untuk digilap dan tidak digosok. Walaupun kos kejuruteraan struktur mikro ini jauh lebih tinggi daripada alumina konvensional, kelebihan daya saing bahan direalisasikan dalam jangka hayat perkhidmatan mereka yang sangat meningkat.
