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氧化铝陶瓷在机械有哪些用途?

2017-02-18 17:31:59点击:

氧化铝陶瓷烧结产品的抗弯强度可达250MPa,热压产品可达500MPa氧化铝陶瓷的莫氏硬度可达到9,加上具有优良的抗磨损性能等,所以广泛地用于制造刀具、球阀、磨轮、陶瓷钉、轴承等,其中以氧化铝陶瓷刀具和工业用阀应用最广。

 

氧化铝陶瓷刀具

在金属切削过程中,刀具起着主导作用,由于刀具材料的性能不同,其切削性能相差很大。氧化铝陶瓷刀具由于具有硬度高、高温力学性能强、耐磨性能好、化学稳定性好、不易与金属发生粘结等特点,大量应用于硬切割、高速干切割、超高速切割等一些难加工材料的切割。氧化铝陶瓷刀具的最佳切削速度比一般的硬质合金刀具高,可大幅提高对不同材料的切削效率。随着科学工作者的大量研究,在制备陶瓷刀具中实现了对原料纯度和晶粒尺寸的有效控制,以及添加其它成分构成两相或以固溶体形式存在于基体之中的Al2O3基复合陶瓷和晶须增强陶瓷。这些技术弥补了纯A1A陶瓷的不足,从而提高了它的切削性能和耐用度。

纯AI2O3陶瓷刀具

纯Al2O3陶瓷刀具是指仅含有少量氧化物的高纯Al2O3陶瓷,其中Al2O3的纯度大于99%。在纯Al2O3陶瓷中,可以添加ZrO2作为烧结助剂来提高它的断裂韧性。目前普通烧结所制备的AlA陶瓷晶粒尺寸都在微米级,而细晶Al办陶瓷能够获得较高的强度和断裂韧性以及较好的高温性能,是制备纯AlA陶瓷刀具的理想材料。解决这一问题的有效途径是:制备出粒径尺寸在100nm以下单分散的a-AlW3粉,利用纳米a-Al2O3的高活性,再运用先进的烧结技术在较低的温度下得到细晶Al此陶瓷,有时也可以加入MgO或Y从来抑制晶粒长大,起到细化晶粒的作用。纯Al^陶瓷刀具高温性能、耐磨损性较好,但抗弯强度较低、抗冲击能力差,目前它越来越多被各种复合AlA陶瓷刀具所替代。

复合Al2O3陶瓷刀具

在复合陶瓷中,有几种复合方向:Al2O3-碳化物陶瓷刀具、Al2O3-碳化物-金属陶瓷刀具、Al2O3-氮化物或硼化物陶瓷刀具等。

Al;A-碳化物陶瓷刀具,是在AlA中添加一定的碳化物(TiC、WC、TaC、NbC、Mo2C、Cr3C2等),以提高它的强度、耐磨性、抗冲击性以及高温性能等。在添加物中,以添加TiC的应用最多,与纯氧化铝陶瓷相比,氧化铝-碳化物复合陶瓷的抗弯强度无论是在常温还是高温下都优于纯氧化铝陶瓷。此复合刀具适合于高速粗、精加工耐磨铸铁、淬硬钢及高强度钢等难加工材料。

alo3-碳化物-金属陶瓷刀具,它是在氧化铝中除了添加碳化物外,还添加少量的粘结金属如Ni、Mo、C0、W等),由于添加了金属,提高了氧化铝与碳化物的连接强度,改善了使用性能,此类陶瓷刀具适合于加工淬火钢、合金钢、锰钢、冷硬铸铁、镍基和钴基合金以及非金属材料等。它是目前精加工冷硬铸铁轧辊的最佳刀具,并且可以应用于间断切削和有切削液的切削场合。

Al;A-氮化物或硼化物陶瓷刀具,是在AlA中添加氮化物(如TiN等)的AUO3-氮化物复合陶瓷刀具,具有抗氧化、抗热震性、耐高温高压、耐磨损等性能。其基本性能和使用范围与AUO3-碳化物-金属陶瓷刀具相当,更适合于间断切削,但其抗弯强度和硬度比AlWr碳化物陶瓷刀具低,并且较低的韧性也一直是其得到进一步应用的瓶颈。在Al2O3中添加硼化物(如ZrB2等)作为粘结剂制成的陶瓷刀具,由于其微观结构保持了硼化物的“三维连续性”,因此具有极好的耐冲击性和耐磨性。

增韧八成陶瓷刀具

增韧Al2O3陶瓷刀具是指在Al2O3基体中添加增韧或增强材料。目前常用的增韧方法有:ZrO2相变增韧、晶须增韧、第二相颗粒弥散增韧等。

ZrO2相变增韧是一种有效的增韧方式,当ZrO2在1150°C左右时发生相变时产生体积变化,在基体中诱导出许多裂纹,从而吸收其主裂纹尖端的大部分能量,达到增韧的目的。利用微米级或亚微米级ZrO2相变增韧AI2O3制成的AI2O3陶瓷刀具,可以有效改善刀具的断裂韧性。

晶须增韧是利用晶须的加强棒作用,常用的晶须有TiC、SiC、Si等。用晶须增韧AI2O3陶瓷刀具显示出更为优越的抗裂纹扩展能力和抗循环热震性能,它具有强度高、硬度高、导热性好等优点。

第二相颗粒弥散增韧主要是利用弥散颗粒和基质材料膨胀系数和弹性模量的不匹配在材料内部形成残余应力,以达到增韧的目的。第二相颗粒一般使用SiC、TiC等,弥散增韧可以提高刀具的抗断裂性,从而使氧化铝陶瓷的韧性明显提高。

氧化铝工业用阀

目前,阀门种类繁多,氧化铝工业用阀常用的是旋塞阀、闸阀、截止阀、球阀等。

旋塞阀:它广泛地应用于油田开采、输送和精练设备中,同时也广泛用于石油化工、煤气、天然气、液化石油气、暖通行业以及一般工业中。

闸阀、截止阀:它可广泛用于自来水、污水、建筑、石油、化工、食品、医药、轻纺1电力、船舶、冶金、能源系统等体管线上作为调节和截流装置使用。

球阀:球阀的主要特点是本身结构紧凑、密封可靠、结构简单、维修方便、密封面与球面常在闭合状态,不易被介质冲蚀,易于操作和维修,适用于水、溶剂、酸和天然气等一般工作介质,而且还适用于工作条件恶劣的介质,如氧气、过氧化氢、甲烷和乙烯等,在各行业得到广泛的应用。