从叶轮表面处理着手提高其抗磨性(1)(2)

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:2

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1.耐磨陶瓷主要特点

在外力作用下不发生显著形变就发生破坏，弹性模量很高，一般为109～1011N/m3，抗拉及抗弯强度远远低于抗压强度，抗冲击强度特别低。

与金属材料相比，耐磨陶瓷具有摩擦系数小、耐磨性高，耐热性好，比重小，热膨胀系数小，高温强度高；具有优越的耐腐蚀性能，在酸性介质中，氧化铝耐磨陶瓷比不锈钢耐腐蚀性能好数万倍，在碱性介质中，92％氧化铝耐磨陶瓷与不锈钢性能大致相同，而99％氧化铝耐磨陶瓷几乎看不出被腐蚀。但耐磨陶瓷同时存在着不能承受较大的拉伸应力和弯曲应力，特别是不能承受大的机械和热应力梯度或者突变的应力梯度的缺点。

2.耐磨陶瓷的种类及特性

耐磨陶瓷种类繁多，陶瓷耐磨风机中主要使用的是氧化铝、氧化锆、氮化硅和碳化硅耐磨陶瓷。

氧化铝耐磨陶瓷是用途最广泛、原料最丰富的一种高温耐磨陶瓷材料。它的硬度比氮化硅和碳化硅耐磨陶瓷低，但因其价格最低廉，所以大多数耐磨陶瓷风机均选用这种材料。氧化铝耐磨陶瓷根据氧化铝含量的不同，以及掺入添加剂数量和种类的不同，有许多系列，性能也各不相同。一般情况下，随着氧化铝耐磨陶瓷中氧化铝含量的提高，材料的抗弯强度、硬度等都相应提高，但价格也随之增加。

氧化锆（尤其是PSZ—部分稳定的氧化锆）耐磨陶瓷热传导系数小，隔热效果好，而热膨胀系数又比较大、与钢铁、镍合金等相近，比较容易与金属部件匹配，特别适合于与金属嵌合。这种材料在室温下强度很高，但随着温度上升，强度急剧下降。此外，这种材料的比重大。由于这两个缺点，耐磨陶瓷风机中一般较少选用氧化锆耐磨陶瓷。

氮化硅耐磨陶瓷不仅有较高的硬度和强度，同时有自润滑性，所以是一种很好的耐磨材料。氮化硅耐磨陶瓷的热膨胀系数较小，它具有优良的抗热冲击性能，抗热冲击温度差高达700℃左右。是高温耐磨陶瓷耐磨风机理想的材料。氮化硅耐磨陶瓷的稳定性很好，耐氢氟酸以外的所有无机酸和某些碱液的腐蚀。由于氮化硅耐磨陶瓷原料不是天然矿物，而是人工合成物，因而其原料和制品的制造成本比氧化铝耐磨陶瓷高得多。

碳化硅耐磨陶瓷不仅具有耐腐蚀、抗氧化、高热导及热稳定性好等优点，还具有非常高的硬度，HV高达3000左右，仅次于金刚石、B4C等少数几种物质，它的高温强度好，高温蠕变小，是1400℃以上高温耐磨陶瓷耐磨风机的最佳材料。

氮化硅、碳化硅耐磨陶瓷比氧化铝、氧比锆耐磨陶瓷比重小、热膨胀系数小、硬度高，性能优越，但价格昂贵，只能少量的用在耐磨陶瓷耐磨风机的关键部位。我们做试验及电站吸风机上使用的基本上都为氧化铝耐磨陶瓷。

2.1.1 耐磨陶瓷与风机叶轮的结合形式

耐磨陶瓷作为非金属与金属的叶轮结合需要特殊的结合工艺，目前主要有以下几种结合方式。

1. 粘接型

主要采用有机或无机粘接剂将耐磨陶瓷粘接在叶轮的叶片及后盘、机壳等需要防磨的部位。这种结构的风机制作工艺最简单，成本也最低，但是由于受到粘接剂性能的限制，这种风机一般不能用于气体温度高于200℃或者叶轮周速很大的场所，

2. 钎焊型

在叶轮的表面上，使用了特殊金属作为耐磨陶瓷与叶轮母体金属的接合层，钎焊后产生化学反应，在接合界面上产生非常强固的结合力，这种结构的风机适应于处理气体温度高、叶轮周速较大的场合。

3. 整体型

风机叶片或者叶轮采用烧固整体成形的工艺，全部用耐磨陶瓷制成。由于耐磨陶瓷叶片或叶轮从成形到烧固、加工、制作工艺极为复杂，故一般只用于机号不大的轴流式风机。

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