陶瓷由于自身具備耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、高硬度等一系列優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注, 并被作為最重要的高溫耐磨抗氧化材料。目前磨損和氧化是仍不可忽視的問題。
一：磨損機(jī)理
力學(xué)性能對陶瓷材料的磨損影響很大。對于低韌性陶瓷材料, 其磨損機(jī)理主要是微犁耕、輕微刮擦；高韌性陶瓷材料的主要磨損機(jī)理是裂紋擴(kuò)展和剝落。韌性對制品的磨損影響并不顯 著，韌性的提高并不能提高制品的耐磨性,反而會(huì)降低制品的耐磨性。大多數(shù)情況下, 材料的硬度越高,耐磨性就越好, 但耐磨性不能僅以硬度、抗彎強(qiáng)度或斷裂韌性等來表征。
至今研究表明,陶瓷材料的力學(xué)性能和耐磨性之間尚未找出完全對應(yīng)的關(guān)系, 力學(xué)性能對陶瓷材料耐磨性的影響有待于進(jìn)一步研究。另外,陶瓷耐磨性更主要是取決于它的顯微組織與相組成。通過對四方氧化鋯多晶體中晶粒尺寸對滑動(dòng)摩擦磨損的研究發(fā)現(xiàn)在與普通鋼對磨條件下, 晶粒尺寸由1.5m減小到0.18m，其耐磨性增加8倍。當(dāng)晶粒尺寸小于0.7m時(shí)，耐磨性和晶粒尺寸符合這時(shí)主要的磨損機(jī)理是塑性變形和微裂紋擴(kuò)展。
觀察干摩擦和水潤滑條件下的磨損情況,發(fā)現(xiàn)在亞表面層處有四方相一單斜相一相變發(fā)生， 但是相變對材料耐磨性的影響仍不十分清楚, 其磨損機(jī)理還有待于深人研究。
二：高溫氧化機(jī)理
陶瓷材料在高溫下氧化存在2種形式鈍性氧化與活性氧化。前者形成致密氧化層,后者引起材料的損失。系統(tǒng)研究了鈍性氧化和活性氧化過程中的反應(yīng)熱力學(xué)、擴(kuò)散機(jī)制以及兩者的轉(zhuǎn)變區(qū)域, 發(fā)現(xiàn)兩者之間的轉(zhuǎn)變主要受氧分壓和溫度的影響，而鈍性氧化有助于提高材料的高溫抗氧化性和耐磨性。不論哪種氧化形式,材料氧化過程具體可分為3個(gè)階段，第1階段是氧與材料表面活性粒子之間的化學(xué)反應(yīng)。從晶體學(xué)角度來說，材料表面本身就是一個(gè)缺陷，表面分子活度大在高溫下易于發(fā)生化學(xué)反應(yīng),主要由氧分壓及材料表面分子活度控制，這一階段的氧化腐蝕最嚴(yán)重。第2階段是由化學(xué)反應(yīng)向擴(kuò)散控制轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變溫度因材料不同有較大變化，這一過程由氧擴(kuò)散速率控制，通過第一階段生成氧化膜可以阻礙氧的擴(kuò)散。第3階段則是在高于轉(zhuǎn)變溫度下氧通過邊界氣體層向材料基體內(nèi)部滲透氧化, 這一過程主要由基體與氧化層之間的擴(kuò)散速率以及擴(kuò)散通道控制。如何改變氣相擴(kuò)散通道, 降低氧化速率，還有待于進(jìn)一步研究和完善。