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耐磨材料的分类及详细参数

金亿冠尚品优选    2011-02-21    242

陶瓷复合管只是各种耐磨材料中比较出众的一种分类,在市场上现在所普及应用的耐磨材料中,还有其他一些耐磨材料,其耐磨强度、拉伸强度、弯曲强度、体积密度以及磨高温、耐腐蚀等系数都有所不同,针对这些不同,这些耐磨材料在各个行业得到了针对性的应用。

耐磨材料是新材料领域的核心,对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用。

在全球新材料研究领域中,耐磨材料约占 85 % 。

随着信息社会的到来,特种耐磨材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用。

耐磨材料是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料,成为世界各国新材料领域研究发展的重点,也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。

耐磨材料分别有以下几种:

一、耐磨陶瓷复合管道
无缝钢管放在离心机的管模内,在钢管内加入氧化铁粉和铝粉混合物,离心机管模旋转达到一定速度后,经一火星点燃铝热剂,铝热剂立即自己燃烧,熔融反应物在离心力作用下,迅速按比重大小进行分离。铁的比重(7.85g/㎝3)为Al2O3 比重(3.65g/㎝3)两倍,较重的铁被离心力甩到钢管内壁,较轻的Al2O3则分布在铁层的内层。 Al2O3 和Fe 很快达到凝固点,分层凝固。最后形成的陶瓷钢管从内到外分别为陶瓷层,以铁为主的过渡层,以及外部的钢管层。

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二、氧化铝耐磨陶瓷
耐磨陶瓷采用100目以下的AL2O3同时添加多种耐磨材料的配方,100吨压机压、或等静压制成型,经1700℃高温烧结,具有密度大、硬度高、耐磨损等特点。一般而论耐磨陶瓷的耐磨性相当于锰钢的10倍,高铬铸铁的8倍。氧化铝耐磨陶瓷材料广泛用于火电厂磨煤及除灰系统,如粗、细粉旋风分离器、一次煤粉风管、弯头、烟道、排粉机蜗壳、球磨机出口、除灰排渣系统等;钢铁烧结厂的除尘管道、混合料仓、混合圆筒等;水泥厂的选粉机、溜槽、风机等;港口码头的卸船机、装船机、料斗上等多种工业设备上。
密度 ≥3.6g/cm3
莫氏硬度 ≥9
抗弯强度 ≥290MPa
断裂韧性KIC ≥4.8 MPa•m1/2
导热系数 20W/M•K
热膨胀系数 7.2×10-6 M/M•K

三、碳化硅耐磨材料
碳化硅制作工艺与氧化铝的关不多,和氧化铝一样碳化硅也是一种重要的工业防磨材料,像一般常见的砂磨片就是用碳化硅做的,碳化硅的抗磨损性能比较优良,但比氧化铝还是差一点点,但在聚冷聚热方面它比氧化铝更好,所以现在碳化硅用的最多的地方还是做耐火材料,如高温窑炉的内衬耐火砖、烧板等。
密度 ≥3.2g/cm3
熔点 2840
硬度 8.5
导热系数 33.5-502.4W/M•K
热膨胀系数 (4-5)×10-6 M/M•K

四、氧化锆陶瓷
氧化锆陶瓷是近几年发展比较快的陶瓷,它具有密度大、硬度较高,特别是其机械性能即抗弯强度和断裂韧性高于其它非金属材料,已广泛应用于石油泵套、汽缸内衬、喷嘴等耐磨高温结构部位,应用前景看好。但氧化锆原料市场上价格为60-80元/公斤,非常昂贵,很大限制了其广泛应用。
抗弯强度[Mpa] 750
断裂韧性Mpa.m3/2 6-8
密度[g/cm3] 5.8-6.0
导热系数 [W/m.k] 2.5-2.9
莫氏硬度 8.5

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五、耐磨胶泥(龟甲网)
采用凝胶复合材料技术所开发生产的一种新型耐磨耐蚀涂层材料。它以凝胶材料聚合物为基体,内掺硬质陶瓷耐磨耐蚀颗粒骨料和超细粉以及增韧金属纤维,并与催化改性剂组成双组分物质。对钢铁、陶瓷、水泥等均有极好的粘接强度,具有耐磨粒冲刷磨损、耐介质腐蚀等特点。施工操作简便。主要物理性能指标:
密度(g/cm3):2.90;
抗拉强度(Mpa):50.5;
莫氏硬度:7.5;
抗压强度(Mpa):166.5

六、高分子衬板:高分子衬板所含类别比较多,具体包括高分子聚乙烯衬板、聚安脂衬板、含油尼龙衬板、稀土尼龙衬板、A3衬板等。其物理、化学性能如下:
拉伸强度 98-107MPA
弯曲强度 152-176MPA
体积密度 1.16-1.18 g/m2
摩擦系数 0.4—0.6
高分子衬板与铸石、碳化硅、氧化铝、氧化锆陶瓷抗磨损机理不同,高分子衬板主要是利用其低摩擦系数来自润滑减少相互间摩擦阻力,所以其硬度并不高,是典型的“以柔克刚”之原理。这类材料其主要成份是有机物,所以使用温度不能超过100℃,很大范围地限制了其应用。

七、高铬铸铁:在钢铁中添加C元素,其硬度就会增加,同时加入铬元素,使其硬度增加,45#碳钢硬度约为HB200。高铬铸铁广泛应用于矿山冲击比较大、磨损比较小的部位,同时许多球磨机磨球也是用高铬铸铁制造的。其组成成分如下:
碳和铬(C为3.1-3.6%,Cr量为20-25%)
镍(其作用是增加高铬铸铁的淬透性)
钨(其作用是细化晶粒,提高硬度,增加耐磨性)
稀土复合变质剂 (0.2-0.5%)

八、锰钢合金(16mn)
是在高碳高锰钢中复合添加稀土钼或钒、钛等合金材料,通过弥散处理,获得固溶强化了的奥氏体基体上弥散分布着球形第二相耐磨质点的金相组织。其生产工艺简单,成本较低,材料来源丰富。是制造冶金、矿山、建筑、建材机械设备耐磨另件不错的材料。典型应用:破碎机腭。

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九、耐磨(堆)焊条
堆焊层合金元素含量很高,适用于高速转动磨损工况工件的堆焊,如风机叶片等。堆焊金属最显著的特点是 800 ℃ 回火不软化,特别适用于高温磨损工况,如烧结单辊、箅条等工件的堆焊。

十、喷涂
一种新型的实用工程技术目前尚无标准的分类方法,一般按加热和结合方式可分为喷涂和喷熔:前者是机体不熔化,涂层与基体形成机械结合;后者则是涂层再加热重熔,涂层与基体互溶并扩散形成冶金结合。喷射材料有很大选择性,根据需要选择符合物理特性的材料作喷体,氧化铝、碳化钨、锌、镍合金等等金属与非金属材料都可以作为喷料。目前技术不成熟,涂层至多1mm。一般用于轴承、活塞等精度要求的零件防磨。

十、铸石:铸石衬板是以天然岩石辉绿岩或玄武岩为主料,配以少量附加料,经高温熔化、浇铸成型、结晶退火而制成的一种晶粒细微致密的非金属耐磨材料,其物理、化学性能如下:
抗弯强度 600MPA
弯曲强度 65MPA
体积密度 2.9—3.0 g/m2
磨损度 0.09
铸石衬板是一种开发比较早的耐磨材料,技术已经过时甚至可以说是市场淘汰产品了,究其原因其耐磨性能远远小于碳化硅、氧化铝、氧化锆陶瓷,另外铸石衬板易碎、耐磨层厚等因素,设备沉重及堵料等问题也困绕其长期应用。但在当今防磨材料市场中铸石衬板仍占有一席之地,这与其价格低,施工方便,以及中国不成熟的市场是分不开的。

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