Որո՞նք են կերամիկայի մաշվածության դիմադրության վրա ազդող գործոնները:
Մաշման դիմացկուն կերամիկական նյութերը լայնորեն օգտագործվում են հղկման և փայլեցնող նյութերի, մաշման դիմացկուն ծածկույթների, խողովակների կամ սարքավորումների ներքին երեսպատման, կառուցվածքի մասերի և այլն ոլորտներում, և դրանց մաշվածության դիմացկուն հատկությունները ուղղակիորեն որոշում են մեխանիկական սարքավորումների և մասերի անվտանգ ծառայության ժամկետը: Մաշվածության դիմացկուն կերամիկական նյութերը ներառում են ցիրկոնիա, կավահող, խորանարդ բորի նիտրիդ, սիլիցիումի նիտրիդ, բորի կարբիդ, սիլիցիումի կարբիդ և այլն:
Մաշման դիմացկուն կերամիկական նյութեր ձեռք բերելու համար՝ ավելի լավ մաշվածության դիմադրությամբ, շատ գիտնականներ ուսումնասիրել են կերամիկական նյութերի մաշվածության մեխանիզմը և կերամիկայի մաշվածության դիմադրության վրա ազդող գործոնները: Ընդհանուր առմամբ, կերամիկայի մաշվածության դիմադրության վրա ազդում են երկու գործոն, մեկը հենց նյութի կառուցվածքն է, իսկ մյուսը արտաքին գործոնները, ինչպիսիք են բեռը, ջերմաստիճանը և մթնոլորտը:
Մեխանիկական հատկությունների ազդեցությունը կերամիկայի մաշվածության դիմադրության վրա
Կերամիկական նյութերի մաշվածությանը դիմադրող հատկության վաղ ուսումնասիրության ժամանակ ենթադրվում է, որ կերամիկական նյութերի կարծրությունը սերտորեն կապված է մաշվածության հատկության հետ: Հետագայում պարզվեց, որ կերամիկայի կարծրության և մաշվածության միջև կապն այնքան էլ ակնհայտ չէր։ Օրինակ, ալյումինե կերամիկայի կարծրությունը ավելի բարձր է, քան TZP ցիրկոնե կերամիկայից, բայց մաշվածության դիմադրությունը պարտադիր չէ, որ ավելի բարձր լինի, քան TZP կերամիկա:
Չնայած կարծրությունը կարող է որոշակի չափով արտացոլել հացահատիկի սահմանի կապի ուժը, մաշվածությունը վերջապես ձևավորվում է մաշվածության մակերևույթից նյութի պոկվելու պատճառով, ուստի կերամիկական նյութի կարծրությունն այլևս չի օգտագործվում որպես մաշվածություն չափելու կանխատեսող ինդեքս: Որոշ ուսումնասիրություններ ցույց են տալիս, որ նյութի կոտրվածքի ամրության և կարծրության բարելավմամբ, կերամիկայի մաշվածության արագությունը աստիճանաբար նվազում է, և մաշվածության դիմադրությունը ավելի լավ է:
Միկրոկառուցվածքի ազդեցությունը կերամիկայի մաշվածության դիմադրության վրա
Ընդհանուր առմամբ, նյութերի միկրոկառուցվածքը հաճախ մեծ ազդեցություն է ունենում նյութերի մակրոսկոպիկ հատկությունների վրա։ Կերամիկական նյութը սինթրած մարմին է, որը կազմված է հատիկից և միջ{1}}բյուրեղից, և դրա միկրոկառուցվածքը հաճախ որոշում է դրա մակրոսկոպիկ հատկությունները: Բազմաթիվ ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ կերամիկական նյութերի մաշվածության դիմադրությունը մեծապես կապված է հատիկի չափի, հացահատիկի սահմանային փուլի կազմի, հացահատիկի սահմանի, ծակոտիների և այլ միկրոկառուցվածքների վրա լարվածության բաշխման հետ:
Հացահատիկի չափը
Արդյունաբերության մեջ մետաղական նյութերը կարող են բարելավել իրենց մեխանիկական հատկությունները` զտելով հատիկները, ինչը կոչվում է մանրահատիկի ամրացում: Հիմնական սկզբունքն այն է, որ որքան փոքր է հատիկի չափը, այնքան մեծ է հատիկի սահմանի տարածքը և այնքան ավելի զիգզագ է հատիկի սահմանային բաշխումը, ինչը կարող է արդյունավետորեն մեծացնել ճաքի աճի ուղին և նպաստել ցրված նյութում լարվածության կենտրոնացմանը: Պարզվել է, որ հացահատիկի մաքրումը որոշակի ազդեցություն ունի կերամիկական նյութերի մաշվածության դիմադրության վրա:
Ծակոտկենություն
Ծակոտկենությունը շատ կարևոր ազդեցություն ունի կերամիկայի հատկությունների վրա: Ծակոտը համարժեք է թերության առկայությանը, որը կհանգեցնի սթրեսի կենտրոնացմանը, կարագացնի ճաքի ընդլայնումը և կնվազեցնի հատիկների միջև կապող ուժը, այդպիսով լրջորեն ազդելով կերամիկայի մեխանիկական հատկությունների վրա: Շփման ազդեցության տակ ծակոտիները կարող են կապվել միմյանց հետ՝ առաջացնելով ճաքի աղբյուր, որն արագացնում է նյութի մաշվածությունը:
Հացահատիկի սահմանային փուլը և միջբյուրեղային կեղտը
Կերամիկան կազմված է հատիկներից, հացահատիկի սահմանային փուլերից և ծակոտիներից: Պղտորման գործընթացում կերամիկայի մեջ ավելացված որոշ հավելումներ և կեղտեր հիմնականում առկա են հացահատիկի սահմանին «երկրորդ փուլի» կամ «ապակի փուլի» տեսքով, և դրանց առկայությունը կազդի հատիկների միջև կապի ամրության վրա: Կերամիկական շփման և մաշվածության ընթացքում հացահատիկի սահմաններում հեշտությամբ կարող են ճաքեր առաջանալ: Հացահատիկի սահմանների ցածր կապող ուժը մաշման գործընթացում կհանգեցնի հատիկի երկայնքով կոտրվածքի, ինչը կհանգեցնի ամբողջ հացահատիկի դուրս քաշմանը և լուրջ մաշվածության պատճառ:
Բազմաբյուրեղային կերամիկայի հավելումը սովորաբար առկա է հատիկի սահմանի վրա ապակե փուլի տեսքով: Շփման գործընթացում առաջացող բարձր ջերմաստիճանը նվազեցնում է ապակու մածուցիկությունը՝ հանգեցնելով պլաստիկ դեֆորմացման: Եթե հարակից հացահատիկի սահմանի լարվածությունը հարմար չէ, դա կառաջացնի հացահատիկի սահմանի ճեղք և լուրջ մաշվածություն:
Եթե հավելումների համապատասխան քանակությունը կարող է երկրորդ փուլ ձևավորել հացահատիկի սահմանին, դա սովորաբար ձեռնտու է նյութի մաշվածության դիմադրությանը: Օրինակ՝ ցիրկոնիան ավելացումը կավահողին ցիրկոնիայով ամրացված ալյումինե կերամիկա պատրաստելու համար, որը նաև հայտնի է որպես ZTA կերամիկա: Քանի որ T-ZrO2 սթրեսի առաջացրած կրիտիկական սթրեսի ավելացումը նպաստում է կերամիկական նյութերի կոտրվածքային ամրության և ամրության բարելավմանը, ցիրկոնիան և ալյումինը կարող են արգելակել հացահատիկի աճը և հասնել միկրո{4}}բյուրեղացման ազդեցությանը միկրոկառուցվածքի առումով, որպեսզի հետագայում բարելավվի մաշվածության դիմադրությունը:
