工業(yè)氧化鋁陶瓷的耐磨性研究——添加Nd2O3、Er2O3對氧化鋁陶瓷耐磨性的影響.pdf

1、Al2O3陶瓷耐磨性能優(yōu)良，應(yīng)用廣泛。高鋁瓷的機(jī)械性能理論上要優(yōu)于低鋁瓷，但是高鋁瓷的燒成溫度高，制造成本高，生產(chǎn)難度大。我國目前對于高鋁瓷的研究處于初級階段，所生產(chǎn)的高鋁瓷耐磨產(chǎn)品，價(jià)格貴，磨耗高。性能優(yōu)良的高鋁陶瓷制造技術(shù)是一個(gè)有待解決的問題。
　　課題組前期，研究了CaO-MgO-Al2O3-SiO2體系的耐磨Al2O3陶瓷。突破了Al2O3含量在95wt％以上，低成本制造微晶耐磨氧化鋁陶瓷的關(guān)鍵技術(shù)。以此為基礎(chǔ)，以工業(yè)Al

2、2O3為主要原料，在CaO-MgO-Al2O3-SiO2體系中，構(gòu)建高鋁瓷的體積效應(yīng)模型，揭示磨損率與介質(zhì)尺寸和質(zhì)量的關(guān)系；添加稀土氧化物開始研究Al2O3含量在98wt%左右高鋁瓷的耐磨性能并對相關(guān)機(jī)理進(jìn)行探討總結(jié)。研究成果如下：
　　1、研究陶瓷研磨介質(zhì)的體積效應(yīng)。揭示了研磨介質(zhì)磨損率與介質(zhì)尺寸和質(zhì)量之間的關(guān)系，表明研磨介質(zhì)磨損率與磨球的質(zhì)量和半徑有關(guān)，建立理論模型，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的可行性。研究了保溫時(shí)間對微珠Al2O3

3、研磨介質(zhì)耐磨性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著保溫時(shí)間的延長，Al2O3研磨介質(zhì)的磨損率先降低后升高。
　　2、在CaO-MgO-Al2O3-SiO2體系中添加Nd2O3，當(dāng)添加量為0.2wt%時(shí)輕微提高陶瓷燒結(jié)溫度，明顯提高陶瓷的體積密度，降低陶瓷的磨損率，降低幅度約為42.7%。添加Nd2O3提高耐磨性的機(jī)理是：（1）Nd2O3的摻入細(xì)化晶粒，使陶瓷的致密性提高，耐磨性變好。（2）Nd2O3可以與陶瓷中的鈣質(zhì)玻璃相反應(yīng)，生成固溶體。從而減少

4、晶界間玻璃相，使陶瓷晶界結(jié)合強(qiáng)度提升，耐磨性變好。
　　3、微量添加Er2O3，可以提高陶瓷的耐磨性能。添加量在0.01wt%和0.1wt%時(shí)陶瓷的磨耗分別降低了約21%和8%，而添加量在0.2wt%和0.4wt%時(shí)陶瓷的磨耗被惡化。實(shí)驗(yàn)表明微量添加Er2O3，在陶瓷中生成了大量的片狀晶體，片狀晶體的穿插生長，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種“網(wǎng)格”在斷裂過程中可以吸收一部分能量，因而使得陶瓷耐磨性能提高。4、論文為提高高鋁瓷的耐磨性能提供資料