Keramik tribologis, juga disebut keramik tahan aus, bahan keramik yang tahan gesekan dan aus. Mereka dipekerjakan di berbagai aplikasi industri dan domestik, termasuk pemrosesan mineral dan metalurgi. Artikel ini mensurvei bahan keramik tribologis utama dan bidang penerapannya.
Keramik tahan aus
Sifat penting
Ada dua mekanisme dasar keausan tribologis — keausan pelampiasan dan keausan gosok. Dalam keausan pelampiasan, partikel berdampak dan mengikis permukaan. Ini adalah mekanisme keausan utama yang dihadapi dalam penanganan mineral, misalnya. Keausan gosok, di sisi lain, terjadi ketika dua material yang berada di bawah geser satu sama lain. Keausan ini terjadi pada perangkat seperti poros putar, dudukan katup, dan ekstrusi logam serta cetakan mati. Keramik sangat cocok untuk menolak mekanisme ini karena, karena ikatan kimia yang kuat yang menyatukannya, mereka cenderung sangat keras dan kuat. Sifat-sifat ini sangat penting untuk aplikasi tribologis, tetapi keramik tribologis menampilkan sifat penting lainnya juga — terutama, elastisitas, ketangguhan, ekspansi termal, dan konduktivitas termal. Seperti dijelaskan di bawah ini, keramik seperti zirkonia yang dikuatkan transformasi telah dikembangkan dengan mikrostruktur yang memberikan pertukaran antara kekuatan dan ketangguhan. Bahan-bahan seperti itu, meskipun lebih lemah dari rekan-rekan keramik konvensionalnya, dapat sangat tahan aus karena ketangguhannya yang meningkat. Pembangkitan panas selama pemakaian dapat menyebabkan masalah kejut termal, kecuali jika keramik yang digunakan memiliki koefisien ekspansi termal yang rendah (untuk mengurangi tekanan termal) atau konduktivitas termal yang tinggi (untuk menghindarkan panas).
Material
Yang paling banyak digunakan tribological keramik kasar-grained alumina (aluminium oksida, Al 2 O 3), yang berutang popularitasnya untuk rendah biaya manufaktur. Namun, alumina rentan terhadap penarikan biji-bijian; ini mengarah ke permukaan yang melemah, yang dapat mengikis lebih cepat. Selain itu, butiran yang longgar, memiliki tepi yang tajam, menjadi partikel abrasif untuk pelampiasan pemakaian di tempat lain. Oleh karena itu permukaan alumina cenderung memiliki penampilan matte (kasar).
Komposit matriks-keramik menunjukkan peningkatan dibandingkan alumina dalam butiran primer besar (misalnya, silikon karbida [SiC]), yang tidak mudah longgar, dikombinasikan dengan matriks yang lebih sesuai (misalnya, silika [Si], silikon nitrida [Si 3 N 4], atau kaca), yang tahan pelapukan mikro. Keramik yang dikuatkan dengan kumis, serat, atau fase transformasi menunjukkan peningkatan yang lebih besar. Dalam transformasi-toughened zirconia (TTZ), misalnya, tegangan permukaan yang ditemui selama aus mendorong partikel pengerasan untuk berubah, menempatkan permukaan ke dalam kompresi. Transformasi ini tidak hanya memperkuat permukaan, tetapi partikel yang menarik cenderung berada dalam kisaran submikrometre. Pada ukuran yang sangat kecil mereka memoles daripada mengikis permukaan. Oleh karena itu permukaan TTZ cenderung dipoles daripada kusut. Meskipun biaya rekayasa mikro ini jauh lebih tinggi daripada untuk alumina konvensional, keunggulan kompetitif bahan direalisasikan dalam kehidupan pelayanan yang sangat ditingkatkan.
