ลูกบอลเซรามิกอลูมินา (Al₂O₃) และลูกบอลเซรามิกอลูมินาแกร่งเซอร์โคเนีย (ZTA) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาอุตสาหกรรมของวัสดุเซรามิกและมีลักษณะเฉพาะในด้านประสิทธิภาพ เอกสารนี้จะทำการวิเคราะห์เชิงเปรียบเทียบจากลักษณะสามมิติของวัสดุ สถานการณ์การใช้งาน และความคุ้มค่าในสามมิติเพื่อเป็นพื้นฐานในการตัดสินใจ-สำหรับการเลือกทางวิศวกรรม
การเปรียบเทียบคุณสมบัติของวัสดุ
ในแง่ของคุณสมบัติทางกายภาพ ลูกบอลอลูมินาแสดงความหนาแน่นมากกว่า 92% ความแข็งแบบร็อกเวลล์สูงถึง HRA85-90 แต่ความเหนียวแตกหักอยู่ที่เพียง 3.5-4.0MPa ·m¹/² ZTA แนะนำเซอร์โคเนียมออกไซด์ 15-20% (ZrO₂) ในขณะที่ยังคงความแข็งของ HRA88-92 ไว้ ความทนทานต่อการแตกหักเพิ่มขึ้นเป็น 6.0-8.0 MPa·m¹/² และความต้านทานการดัดงอเพิ่มขึ้น 30% เป็น 450MPa
ความแตกต่างในการสมัคร
ด้วยประสิทธิภาพด้านต้นทุนที่สูง บอลอลูมินาจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานการณ์โหลดต่ำ- เช่น เครื่องจักรกระดาษและวาล์วปั๊มเคมี ลูกบอลเซรามิก ZTA ในการใช้งานแผ่นบุรองเครื่องบดเหมือง อายุการใช้งานยาวนานกว่าลูกบอลอลูมินาธรรมดาถึง 2.3 เท่า เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสภาวะที่มีแรงกระแทกสูงและมีการสึกหรอสูง
ในแง่ของการปรับอุณหภูมิ บอลอลูมินาสามารถทำงานได้อย่างเสถียรที่ 800 องศา C และอุณหภูมิการเปลี่ยนแปลงความร้อนของ ZTA เพิ่มขึ้นเป็น 1200 องศา C เนื่องจากลักษณะการเปลี่ยนเฟสของเซอร์โคเนีย ระบบบำบัดก๊าซไอเสียของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนใช้ลูกบอลเซรามิก ZTA เป็นซีลเพื่อให้เกิดปัญหา-การทำงานโดยปราศจากปัญหาเป็นเวลา 18,000 ชั่วโมงที่ 950 องศา
การวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์ของลูกบอลเซรามิก ZTA
จากมุมมองของต้นทุนการจัดซื้อ ราคาของลูกอลูมินาแกร่งของเซอร์โคเนียคือ 2-3 เท่าของลูกอลูมินา อย่างไรก็ตาม การคำนวณต้นทุนตลอดอายุการใช้งานแสดงให้เห็นว่าในสถานการณ์ที่ต้องใช้งานหนัก เช่น การบดทุ่นระเบิด ต้นทุนการเปลี่ยนลูกอลูมินาเสริมความแข็งแกร่งของ Zirconia สามารถลดลงได้สูงสุดถึง 45% เนื่องจากอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น กรณีการปรับปรุงสายการผลิตปูนซีเมนต์แสดงให้เห็นว่าหลังจากใช้ตัวบด ZTA ค่าบำรุงรักษารายปีลดลง 28% และเวลาหยุดทำงานของอุปกรณ์ลดลง 60%
โดยสรุป บอลอลูมินาเหมาะสำหรับการเลือกที่คุ้มทุน-ภายใต้สภาพการทำงานทั่วไป ในขณะที่บอลอลูมินาแกร่งพร้อมเซอร์โคเนีย Zta มีข้อได้เปรียบที่สำคัญภายใต้สภาพการทำงานที่หนักหน่วง
