“只要功夫深，鐵杵磨成針”是一句耳熟能詳的諺語，比喻只要有毅力，肯下功夫，多么難的事也能做成功。這從側面也說明在人們認知中“鐵”是一種堅硬耐磨的材質。今天我們來了解一種比鐵更耐磨的材料——耐磨陶瓷。

傳統耐磨材料的弊端

事實上(shang)，一直(zhi)以來“鐵(tie)(tie)”質(zhi)材(cai)(cai)料(liao)是一種常見的(de)(de)耐磨材(cai)(cai)料(liao)，尤(you)其像錳鋼(gang)、白(bai)(bai)口(kou)(kou)(kou)(kou)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)、合金(jin)鋼(gang)等是幾種廣(guang)泛(fan)應用的(de)(de)耐磨材(cai)(cai)料(liao)。但(dan)這些材(cai)(cai)料(liao)存(cun)在(zai)一定的(de)(de)弊端(duan)，例如奧(ao)氏體錳鋼(gang)具有良好的(de)(de)韌性(xing)，但(dan)是加工(gong)較(jiao)困難；普(pu)通白(bai)(bai)口(kou)(kou)(kou)(kou)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)和低合金(jin)白(bai)(bai)口(kou)(kou)(kou)(kou)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)有較(jiao)好的(de)(de)硬度和耐磨性(xing)，但(dan)脆性(xing)較(jiao)大，只能承受較(jiao)小(xiao)的(de)(de)載荷；盡管中合金(jin)白(bai)(bai)口(kou)(kou)(kou)(kou)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)和高合金(jin)白(bai)(bai)口(kou)(kou)(kou)(kou)鑄(zhu)(zhu)(zhu)鐵(tie)(tie)克服了脆性(xing)大的(de)(de)缺點，但(dan)生(sheng)產成本較(jiao)高。

磨損、腐蝕和斷裂是設備零部件失效的主要原因，廣泛發生于冶金、建筑、電力、機械等領域，而其中磨損問題對零部件的影響最為嚴重。尤其對于運輸設備來說，約80%零件的失效原因是材料磨損，此時那些傳統耐磨材料已難以滿足惡劣工況下的使用要求。

耐磨陶瓷襯板

在20世紀八十年代，漸漸的出現了一些如硼化物、碳化物以及氮化物之類的耐磨的陶瓷材料，隨后各國都投入大量的資源開始了研究。隨著研究的不斷深入，新型耐磨陶瓷材料以其優良的性能使之在工業設備及管道上的應用越來越廣泛，通過對普通金屬材料的替代，使設備的使用壽命、連續生產能力等方面都有了極大的提高。

耐磨陶瓷性能及特點

陶瓷材料(liao)能(neng)(neng)在耐磨領域占有一席(xi)之地，主要具(ju)有以(yi)下(xia)幾個方面(mian)的(de)主要性能(neng)(neng)和特(te)點(dian):

（1）硬(ying)度(du)大、強(qiang)度(du)高；

（2）耐(nai)磨性能好，使用壽命(ming)長。經(jing)測定，其耐(nai)磨性相當于錳鋼的(de)180倍，高鉻鑄鋼的(de)118倍；

（3）抗沖擊性強；

（4）耐高溫。粘接牢(lao)固(gu)、耐熱(re)性能好；

（5）重量(liang)輕(qing)。耐磨陶瓷(ci)密度(du)約為3.6g/cm3，僅為鋼鐵(tie)的一半，可大大減(jian)輕(qing)設備負(fu)荷(he)；

（6）使用范圍廣，適應性強。凡火力發電廠、鋼鐵廠、冶煉廠、礦山及水泥廠等企業的制粉、選煤、輸料系統、排灰、除塵系統等一切磨損大的機械設備上，都可以根據不同的需求選擇不同類型的陶瓷材料。

耐磨陶瓷的分類

按(an)材質(zhi)分類，常見的耐磨陶(tao)瓷(ci)材料主要有氧化物陶(tao)瓷(ci)、碳化物陶(tao)瓷(ci)和氮(dan)化物陶(tao)瓷(ci)。

（1）氧(yang)化物耐(nai)磨陶瓷

在(zai)制造耐(nai)磨(mo)零部件(jian)的(de)材料中(zhong)(zhong)(zhong)，氧化(hua)(hua)鋁(lv)陶(tao)瓷(ci)是(shi)(shi)耐(nai)磨(mo)陶(tao)瓷(ci)材料的(de)典型(xing)代表。氧化(hua)(hua)鋁(lv)陶(tao)瓷(ci)因其(qi)高(gao)硬度和(he)(he)優(you)異的(de)化(hua)(hua)學(xue)穩定性(xing)及耐(nai)磨(mo)特性(xing)，廣(guang)泛應用于冶(ye)金，石油化(hua)(hua)工，航空航天等領(ling)域。但是(shi)(shi)，氧化(hua)(hua)鋁(lv)陶(tao)瓷(ci)的(de)斷裂韌性(xing)和(he)(he)抗熱(re)震性(xing)較差影響了其(qi)在(zai)工業領(ling)域尤(you)其(qi)是(shi)(shi)對(dui)材料機械性(xing)能要(yao)求(qiu)較高(gao)的(de)領(ling)域中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)應用。在(zai)氧化(hua)(hua)鋁(lv)陶(tao)瓷(ci)中(zhong)(zhong)(zhong)引入一定量其(qi)他化(hua)(hua)合物(wu)可以有(you)效提高(gao)其(qi)韌性(xing)，從而進一步提高(gao)其(qi)耐(nai)磨(mo)性(xing)，故而以氧化(hua)(hua)鋁(lv)為基體的(de)復相陶(tao)瓷(ci)是(shi)(shi)現(xian)今研究發展(zhan)的(de)一大方向。

常見氧化物性能

（2）氮化物耐磨陶瓷

氮化物陶瓷起步較晚，自20世紀70年代才開始迅猛發展，幾乎都是通過人工合成的，除了具有高強度、高硬度的特點，還具有優良的電學和熱學性能。歷經幾十年的發展，氮化硅、氮化鋁、氮化硼等氮化物陶瓷作為高強度機械部件、耐腐蝕部件、以及耐磨部件，已經廣泛應用于航空航天、機械、冶金等領域。

（3）碳化物耐磨陶瓷

碳化物陶瓷由于具有高硬度、高強度和高耐磨性等特點，被廣泛應用于耐腐蝕、耐磨損的高溫環境中，常見的有碳化硅、碳化硼等高耐磨陶瓷。碳化硅具有彈性模量高、強度硬度高、熱導率高、抗熱震性好、耐磨損和耐腐蝕等優良性能，并且價格低廉。這些優良性能使得碳化硅陶瓷可以應用在許多金屬或有機高分子耐磨材料不能勝任的工作環境中，例如，用于工況條件比較差的密封環；高速研磨或拋光的研磨盤；用于軍工業中的裝甲防護裝置和防彈材料等等，在耐磨領域中展示著重要的應用前景。

碳化硼陶瓷的化學性質十分穩定，其硬度僅次于金剛石和CBN，這使其成為很好的耐磨或減摩材料，在磨料、軸承、密封環和切削刀具等方面有廣闊的應用前景。但B4C陶瓷的摩擦學性能受溫度、負載、摩擦速度及摩擦副材料的影響較大，所以在實際應用中要充分考慮工況和環境因素。

耐磨陶瓷的應用

1、結構件

耐磨(mo)陶瓷在航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)中(zhong)的(de)應用研究(jiu)主要集中(zhong)在火箭噴(pen)嘴的(de)耐熱材料(liao)，太空(kong)飛船的(de)隔熱瓦等。武(wu)裝直(zhi)升機(ji)在設計中(zhong)重點(dian)強調(diao)戰場生(sheng)存力，在座椅和(he)直(zhi)升機(ji)的(de)關鍵部位(wei)采用陶瓷復合材料(liao)輕質(zhi)裝甲材料(liao)，涉及到的(de)耐磨(mo)陶瓷主要是氧化(hua)鋁陶瓷和(he)碳化(hua)硼陶瓷。

陶瓷軸承是在機械加工、航空航天產業中使用較為廣泛的一種產品，具有耐高溫、耐寒、耐磨、耐腐蝕、抗磁電絕緣、高轉速等特性。陶瓷軸承針對航空航天工業中惡劣環境下的調整、重載、低溫、無潤滑工況而開發，是新材料、新工藝、新結構的完美結合。

陶瓷球

2、研磨介質

金屬(shu)研(yan)磨(mo)體存(cun)在著很大的(de)缺點和弊端(duan)。首(shou)先就是(shi)質量重(zhong)，極大地增加了磨(mo)機的(de)工作負荷，造成很多(duo)(duo)的(de)能量消耗。另外金屬(shu)材質的(de)耐磨(mo)性并(bing)不是(shi)很可觀。陶瓷研(yan)磨(mo)體因具備(bei)高強(qiang)度、高硬度、強(qiang)耐磨(mo)性及優良的(de)物理化學穩(wen)定性，在很多(duo)(duo)領域成為(wei)了研(yan)磨(mo)介質的(de)首(shou)選。

3、涂層
耐磨陶瓷的應用多以耐磨陶瓷片、耐磨陶瓷內襯等形式為主，隨著施工工藝的進步，耐磨陶瓷涂層也逐步走入了人們的視野。耐磨陶瓷涂層是以熱噴涂工藝，在需保護物體表面形成耐磨陶瓷顆粒覆蓋層，以達到對物體的保護目的。耐磨陶瓷涂層的應用方式靈活，加工性能好、應用領域非常廣。耐磨陶瓷涂層可主要應用于：
（1）熱障涂層；（2）抗高溫黏著磨損涂層；（3）耐磨損耐腐蝕涂層；（4）功能涂層。
耐磨陶瓷涂層在電子器件方面也有應用，超導耐磨陶瓷涂層可以用于磁屏蔽、微波元件、各類傳輸器、量子電子器件的表面處理。此外，耐磨陶瓷涂層還能應用于高溫電絕緣產品、陶瓷片電容器的表面處理等。

參考來源：

[1]吳洋.陶瓷材料耐磨機理研(yan)究進展(zhan)

[2]魏(wei)金(jin)棟等(deng).耐磨陶瓷涂層制備方(fang)法的研(yan)究進展

[3]陳宏.耐(nai)磨(mo)陶瓷現狀及發展

[4]張文(wen)毓.耐磨陶(tao)瓷涂層研究現狀(zhuang)與應(ying)用

[5]孫夢珂.剛玉基(ji)耐磨復相陶瓷的(de)研究