كيف يتم تنقية المواد الخزفية الهندسية الزلقة؟

يُستخدم السيراميك الإنشائي على نطاق واسع في مختلف الظروف نظرًا لصلابته العالية وقوته وصلابته وكثافته المنخفضة وثباته الكيميائي الممتاز وخصائصه الميكانيكية الممتازة في درجات الحرارة العالية، وقد أصبح من أفضل المكونات المقاومة للتآكل.

ومع ذلك، في ظل حالة الاحتكاك الجاف، يكون عامل الاحتكاك ومعدل التآكل أعلى عندما تقترن المواد الخزفية بالسيراميك أو المعدن. تُظهر الأبحاث أن عامل الاحتكاك يتراوح عمومًا بين 0.7 و0.9، ومن السهل أن يفشل بسبب التآكل الشديد. ولذلك، فإن تحقيق التزييت الفعال أو التزييت الذاتي لمواد السيراميك له أهمية كبيرة لتوسيع نطاق تطبيقه الهندسي.

تكنولوجيا التشحيم التقليدي للسيراميك والتشحيم الذاتي

في الوقت الحاضر، يتم تشحيم سيراميك الهيكل الشائع المستخدم في الهندسة بشكل أساسي عن طريق السائل والشحوم ومواد التشحيم. ومع ذلك، تنطوي طرق التشحيم التقليدية هذه على العديد من أوجه القصور. على سبيل المثال، لا تتفاعل المواد المضافة في مواد التشحيم مع سطح السيراميك وبالتالي لا تشكل طبقة حدية يمكن أن تتلامس بشكل كامل؛ تتناقص لزوجة مواد التشحيم الحالية بشكل كبير مع زيادة درجة الحرارة، مما يؤدي إلى التلامس المباشر مع الأجسام المحدبة الدقيقة؛ يحدث توهين خاصية مواد التشحيم السائلة بسهولة عند درجة حرارة عالية؛ يتسبب استخدام مواد التشحيم في تلوث معين للبيئة.

توفر دراسة السيراميك ذاتي التشحيم الذاتي طريقة مهمة وفعالة لحل مشكلة ارتفاع عامل الاحتكاك ومعدل تآكل المواد الخزفية.

طريقة تحقيق وظيفة التشحيم الذاتي للمواد الخزفية

في الوقت الحاضر، يمكن تحقيق مواد التشحيم الذاتي للسيراميك بثلاث طرق.

1. قاعدة مادة واحدة ذاتية التشحيم الذاتي.

يمكن أن تنتج بعض المواد الخزفية نفسها (زوج التشحيم الذاتي) ظاهرة التشحيم الذاتي في ظل ظروف معينة. بشكل عام، والسبب هو أن التفاعل الترايبولوجي يحدث أو يتحقق أداء التشحيم الذاتي في ظل العمل الإضافي لوسط التشحيم الخارجي.

على سبيل المثال، يتم استخدام سيراميك الألومينا على نطاق واسع كمواد مقاومة للتآكل، وقد تم نشر العديد من نتائج الأبحاث حول خصائصه الترايبولوجية في درجات الحرارة العالية. تظهر نتائج البحث أنه عند 1000 درجة مئوية، انخفضت الألومينا منذ الاقتران في عملية تآكل الاحتكاك، ويحدث الاحتكاك على سطح إعادة التبلور الديناميكي وشكلت بنية حبيبات دقيقة. بالإضافة إلى ذلك، وجد أن تكوين مادة زجاجية وبنية بلورية دقيقة ومادة زجاجية يقلل من خشونة واجهة تلامس الاحتكاك ويحسن الخصائص الترايبولوجية.

2. يولد التفاعل العضوي مواد تشحيم في ظل ظروف معينة

تستفيد بعض مواد التشحيم الذاتي من المواد المضافة للمواد لتتفاعل مع بعضها البعض في ظل ظروف معينة أو تتفاعل مع الأكسجين في الهواء لتكوين مواد ذات وظيفة تشحيم، وتسحب الفيلم على سطح الاحتكاك لتحقيق الغرض من التزييت. يمكن أن تتجنب المواد التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة التأثير السلبي لإضافة مواد التشحيم الصلبة على الخواص الميكانيكية للمواد. لا يمكن إنتاج فيلم التزييت إلا من خلال التفاعل الكيميائي للاحتكاك تحت درجة الحرارة العالية لسطح المادة، لذلك فإن مادة السيراميك ذاتية التشحيم هذه لديها قدرة تشحيم ذاتية جيدة تحت الاحتكاك بدرجة حرارة عالية.

3. تضاف مادة التشحيم الصلبة مباشرة إلى مصفوفة المادة

في الوقت الحاضر، يتم تحقيق وظيفة التشحيم الذاتي لمعظم مواد التشحيم الذاتي عن طريق إضافة عدد معين من مواد التشحيم الصلبة إلى مصفوفة المواد، والتي هي أيضًا النقطة الساخنة للأبحاث الحالية.

* مواد التشحيم الصلبة الشائعة

تشمل مواد التشحيم الصلبة الشائعة الجرافيت وHBN وثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2) وفلوريد الجرافيت وفلوريد الكالسيوم (CaF2) وغيرها. من بينها، يتمتع HBN بثبات أفضل في درجات الحرارة العالية وأداء تشحيم أفضل. على الرغم من أن MoS2 والجرافيت و HBN لها هياكل متشابهة الطبقات، إلا أنه تحت تأثير الاحتكاك، من السهل كسر بلورات الأولين الأولين، ومن السهل أن تخضع الجسيمات البلورية الدقيقة للتفاعل الكيميائي مع الغازات المحيطة وبالتالي تتدهور، مما يؤدي إلى ضعف أداء التزييت. يتمتع HBN بصلابة عالية ولا ينكسر بسهولة في عملية الاحتكاك، في حين أن مواد التشحيم HBN البيضاء لن تسبب تلوثًا مشابهًا للجرافيت.

* دراسة عن خصائص التشحيم الذاتي لسيراميك نيتريد السيليكون

يتميزسيراميك نيتريد السيليكون بعامل احتكاك منخفض وقدرة ممتازة على التشحيم الذاتي، ويتراوح عامل الاحتكاك بين 0.02 و 0.35. معامل التمدد الحراري للمادة صغير، وهو مماثل لكربيد السيليكون (SiC ) والزركونيوم والموليت. سيراميك نيتريد السيليكون ذو الموصلية الحرارية الجيدة والمقاومة الزلزالية هو سيراميك جيد مقاوم للحرارة.

* دراسة عن خصائص التشحيم الذاتي لسيراميك الزركونيا

يتمتعسيراميك الزركونيا بأفضل ثبات حراري وأداء عزل حراري في درجات الحرارة العالية، وهو مناسب لطلاء السيراميك والمواد المقاومة للتآكل في درجات الحرارة العالية. ولكن العيب هو أن عامل الاحتكاك مرتفع للغاية، مما يحد من تطبيقه. ومع تعميق البحث في مواد سيراميك الزركونيا فإن البحث الترايبولوجي ضروري بشكل خاص. من خلال البحث على مواد سيراميك الزركونيا مع مادة التشحيم الصلبة، يصبح من الممكن تطبيقها كمواد احتكاك في درجات الحرارة العالية.