Alumina keramika: real zavod şəraitində gözləntiləri səssizcə üstələyən material

Bir refrakter zavodunda işlədiyim zaman soba ləvazimatları davamlı baş ağrısına çevrilmişdi. Cordierit rəflər təxminən 1250 °C-dən otaq temperaturuna qədər 40–50 dövrdən sonra çatlayır, bu da hər altı-səkkiz həftədə planlaşdırılmamış dayanmalara səbəb olurdu. İstehsal komandası mulitdən və hətta bəzi silikon karbid prototiplərindən istifadə etmişdi, amma xərcləri göylərə qaldırmadan davamlı ömür təmin edən olmadı. Nəhayət kritik setter platalarını və saggersləri 95 % alüminanın keramika bədəninə keçirdik. İlk il ərzində orta xidmət müddəti 180 sikldən çoxa yüksəldi və sobanın təcili dayandırılma hallarının sayı yarıdan çox azaldı. Azaldılmış dayanma vaxtı və əvəzləmə tezliyini nəzərə alanda bu tək material dəyişikliyi doqquz ay ərzində özünü ödəyib.

Alüminia keramika əsasən sinterlənmiş alüminium oksidindən ibarətdir, ən çox 92–99,5 % Al₂O₃ diapazonunda. Təmizlik səviyyəsi yüksək olduqca yüksək temperatur müqaviməti, elektrik izolyasiyası və aşınma müqaviməti yaxşılaşır, lakin tələb olunan sinterləmə temperaturu da artır. Standart dərəcələr quru presləmə, izostatik presləmə və ya ekstruziya üsulu ilə formalaşdırılır, sonra 1500–1700 °C-də bişirilir. Ən tələbkar tətbiqlər üçün isti izostatik presləmə (HIP) və ya slippinq üsulu ilə tökmə və sonra yaşıl emal çox aşağı porozite ilə demək olar ki, son formaya yaxın hissələr istehsal edir.

Alüminanı fərqləndirən, real iş şəraitindəki sərt istifadə zamanı belə qorunub saxladığı xüsusiyyətlərin kombinasiyasıdır. Sərtlik Mohs şkalasında təxminən 9-dur, termal keçiricilik keramika üçün kifayət qədər yüksəkdir (təmizliyindən asılı olaraq 20–30 Vt/m·K), və o, 1200 °C-dən xeyli yuxarı temperaturlarda belə faydalı əyilmə möhkəmliyini qoruyur. O, həmçinin bir çox oksid keramikalardan daha yaxşı şəkildə əksər turşulara, qələvilərə və əridilmiş metallara davam gətirir. Bu xüsusiyyətlər alumina-nın aşındırıcı mühitlərdə, soba ləvazimatlarında, nasos möhürlərində, termokuplu qoruyucu borularda, elektrik izolatorlarında və aşınmaya qarşı astarlarda istifadə olunmasını izah edir.

Həqiqi xidmətdən əldə olunan yan-yana performans məlumatları

Bir neçə il sonra başqa bir obyektdə biz yüksək silisli keramika bədəninin sürtmə qarışığını emal edən eyni islak top mətxanəsində 92 % alüminanın və 99 % alüminanın üyüdən topları arasında nəzarətli müqayisə apardıq. Hər iki partiyada eyni ölçülü toplar və eyni mətxana sürəti istifadə olunmuşdu. 2000 saatlıq işdən sonra aşağıdakıları ölçdük:

• 92 % alüminalı top: orta aşınma sürəti çəki üzrə saatda 0.018 %. Sıvı örtükdə dəmir çirkliliyi 1 500 saatdan sonra 0.035 %-ə yüksəldi. Topların səth xırdallığı nəzərəçarpacaq dərəcədə artdı ki, bu da son 500 saatda üyütmə səmərəliliyini ləngitdi.
• 99 % alüminə topları: orta aşınma sürəti saatda 0.007 %. Dəmir yığılması 0.008 %-dən aşağı qaldı. Toplar daha uzun müddət hamar qaldı, bu da ümumi üyütmə vaxtını 12 % azaldaraq hədəf hissəcik ölçüsü paylanmasını qorumağa imkan verdi.

Daha yüksək saflıqlı toplar ilkin mərhələdə təxminən 35 % daha baha başa gəlsə də, media istehlakı yarıdan çox azaldığı və sonrakı mərhələdə əlavə maqnit ayırma addımını aradan qaldırdığımız üçün 99 % dərəcə ilə hazırlanmış sürtkü qarışığının ton başına ümumi xərci 22 % daha aşağı oldu.

Biz soba ləvazimatlarında oxşar nümunələr gördük. 1220 °C dövrlərlə işləyən sürətli yandırma porselen plitə sobasında, 95 % alüminanın batları 150 dövrdən sonra orta hesabla 0,8 % çəki itkisi göstərdi, müqayisəli kordyerit batları isə 3,4 % itirdi və əyilməyə başladı. Alumina batlar həmçinin istiliyi daha bərabər ötürdü, bu da yükləmə boyunca temperatur fərqini təxminən 15 °C azaldaraq bişirmə ardıcıllığını yaxşılaşdırdı.

Uzunmüddətli istifadədən praktik dərslər

Hər tətbiq ən yüksək saflığa ehtiyac duymur. Bir çox aşınmaya məruz qalan hissə və ümumi soba ləvazimatı üçün 92–95 % alüminia performans və xərc arasında ən yaxşı tarazlığı təmin edir. Reduktorlu atmosferlərdə 1 400 °C-dən yuxarı temperaturlarda və ya ekstremal termal şoka davamlılıq tələb olunduqda, zirkonyayla möhkəmləndirilmiş alüminia və ya digər kompozitlər bəzən zəruri olur. Alumina həmçinin qırıqdır; düşən polad alətlərin zərbəsi və ya dəyirmanda yad metal parçaları çiplənməyə səbəb ola bilər, buna görə də yaxşı iş sahəsinin təşkili və düzgün yükləmə prosedurları vacibdir.

Təcrübə göstərir ki, ən böyük qazanc alüminə keramikanı birbaşa əvəzolunan komponent kimi qəbul etməyi dayandırıb, əvəzinə materialın güclü cəhətlərinə uyğun dəstək sistemini yenidən layihələndirəndə əldə olunur. Daha yüksək istilik möhkəmliyi sayəsində nazik bölmələr tez-tez mümkün olur; bu, istilik kütləsini azaldır və istiləşmə ilə soyuma müddətlərini qısaldır. Nöqtə yüklərinin qarşısını alan və bərabər genəlməyə imkan verən düzgün soba avadanlığı yerləşdirilməsi də xidmət müddətini kəskin şəkildə uzadır.

Alumina keramika rəfdəki ən ucuz seçim olmayacaq, lakin dayanma vaxtı, çirklənmə və ya tez-tez əvəz etmə real xərclər doğuran mühitlərdə onlar ölçülə bilən gəlirlər təqdim etməyə davam edir. Sadəcə alış qiymətinə deyil, faktiki xidmət müddəti, aşınma sürəti və sonrakı təsirləri izləyən müəssisələr ən vacib işlər üçün yenə də alüminaya qayıdır. Şərtlər əlverişli olduqda, bu, yüksək temperaturlu və yüksək aşınma proseslərinin ildən-ilə etibarlı şəkildə işləməsini təmin edən ən etibarlı materiallarımızdan biridir.