为什么氧化锆陶瓷比氧化铝陶瓷耐磨?氧化锆陶瓷比氧化铝陶瓷更耐磨,主要原因可以从以下几个方面进行分析:
1.硬度与耐磨性
硬度:氧化锆陶瓷的莫氏硬度约为8.5,而氧化铝陶瓷的莫氏硬度为9。虽然氧化铝陶瓷的硬度略高于氧化锆陶瓷,但硬度并非决定耐磨性的因素。
耐磨性:氧化锆陶瓷的耐磨性更强,主要归功于其更高的韧性和更小的摩擦系数。氧化锆陶瓷的摩擦系数仅为氧化铝陶瓷的一半左右,这意味着在实际应用中,氧化锆陶瓷更能抵抗磨损。
2. 材料韧性
相变增韧:氧化锆陶瓷具有相变增韧特性。在受到外力时,其晶体结构会发生变化,吸收能量并阻止裂纹的产生和扩展。这种特性使得氧化锆陶瓷在高应力和高磨损环境下表现好。
高韧性:氧化锆陶瓷的断裂韧性较高,能够有效抵抗冲击和磨损。相比之下,氧化铝陶瓷虽然硬度高,但韧性较低,容易在高应力下产生裂纹。
3. 微观结构
晶粒尺寸与晶界:氧化锆陶瓷的晶粒尺寸较小,晶界密度较高,这使得其在受到磨损时,晶界能够有效阻碍裂纹的扩展。而氧化铝陶瓷的晶粒尺寸相对较大,晶界对裂纹的阻碍作用相对较弱。
致密性:氧化锆陶瓷的微观结构更加致密,内部缺陷(如气孔和裂纹)较少,这进一步增强了其耐磨性。
4. 实际应用表现
工业应用:在矿山机械输送管道、研磨设备内衬等高磨损环境中,氧化锆陶瓷部件的使用寿命长于氧化铝陶瓷部件。
医疗应用:氧化锆陶瓷用于人工关节等医疗器械时,能够承受人体关节的大量摩擦,表现出好的耐磨性。
总结
氧化锆陶瓷之所以比氧化铝陶瓷更耐磨,主要是因为其高韧性、低摩擦系数、致密的微观结构以及相变增韧特性。这些特性使得氧化锆陶瓷在高应力和高磨损环境下表现好,适用于需要高耐磨性的应用场景