Tribološka keramika, koja se naziva i keramika otporna na habanje, keramički materijali otporni na trenje i habanje. Zaposleni su u raznim industrijskim i kućnim namjenama, uključujući preradu minerala i metalurgiju. Ovaj članak istražuje glavne tribološke keramičke materijale i njihova područja primjene.
Keramika otporna na habanje
Esencijalna svojstva
Postoje dva osnovna mehanizma tribološkog trošenja - spriječavanje trošenja i trošenja. Prilikom trošenja čestice udaraju i erodiraju površinu. Na primjer, to je glavni mehanizam habanja u rukovanju mineralima. S druge strane, trošenje trošenja događa se kada dva materijala pod opterećenjem klize jedni protiv drugih. To habanje se događa u uređajima poput okretnih osovina, sjedišta ventila i ekstruzija metala i izvlačenja metala. Keramika je vrlo dobra za odupiranje tim mehanizmima jer su, zbog snažnih kemijskih veza koje ih drže zajedno, izuzetno tvrde i jake. Ova svojstva su bitna za tribološku primjenu, ali tribološka keramika pokazuje i druga važna svojstva - posebno elastičnost, žilavost, toplinsko širenje i toplinsku vodljivost. Kao što je opisano u daljnjem tekstu, keramika poput cirkonija ojačanog transformacijom razvijena je s mikrostrukturama koje omogućuju kompromis između čvrstoće i žilavosti. Takvi materijali, iako slabiji od svojih klasičnih keramičkih kolega, mogu biti otporni na habanje zbog poboljšane žilavosti. Stvaranje topline tijekom trošenja može dovesti do problema sa toplinskim udarima, osim ako keramika koristi niske koeficijente toplinske ekspanzije (za smanjenje toplinskih naprezanja) ili visoke toplinske vodljivosti (za provođenje topline).
materijali
Najčešće korištena tribološka keramika je grubozrnata glinica (aluminij oksid, Al 2 O 3), što popularnost duguje niskim troškovima proizvodnje. Glinica je, međutim, osjetljiva na žitarice; to dovodi do oslabljene površine koja može još brže erodirati. Nadalje, rastresita zrna, koja imaju oštre rubove, postaju abrazivne čestice za nošenje na drugom mjestu. Obrađene površine glinice imaju, dakle, mat izgled (hrapave boje).
Keramičko-matrični kompoziti predstavljaju poboljšanje u odnosu na glinicu zato što se velika primarna zrna (npr. Silicij-karbid [SiC]), koja se ne rastvaraju lako, kombiniraju s kompatibilnijom matricom (npr. Silicij [Si], silicijev nitrid [Si 3 N 4], ili staklo), koje se odupire mikrokrekciji. Keramika učvršćena viskijima, vlaknima ili fazama transformiranja predstavlja još veće poboljšanje. Na primjer, u cirkonijskom očvršćenom cirkoniju (TTZ), površinski naponi koji se javljaju tijekom trošenja potiču čvršće čestice da se transformišu, što dovodi površinu u kompresiju. Ova transformacija ne samo da ojačava površinu, već i čestice koje se povuku imaju u području submikrometra. Pri tako izuzetno malim veličinama poliraju, a ne bruse površinu. Dotrajale površine TTZ-a stoga su više polirane, a ne matirane. Iako su troškovi izrade ovih mikrostruktura mnogo veći nego kod klasičnih glinica, konkurentska prednost materijala ostvarena je u njihovom znatno poboljšanom vijeku trajanja.
