Seramik, farklı bileşimdeki kristal ve cam yapılı fazları içeren ve genellikle poroziteye sahip olan malzemelerdir. İleri teknoloji ürünü seramik malzeme olarak çok kullanılan alümina, uygulamalarda yüzeyden tane kopması şeklinde aşınma davranışı gösterir. Bu durum, farklı yönlerdeki kristallerin termal genleşmelerinde anizotopik özellikler göstermesinden kaynaklanmaktadır. Bu anizotopik özellikler tane sıraları boyunca çatlak oluşumlarına neden olduklarından, kab taneli yapılarda daha etkilidirler. Büyük taneli yapılarda mikro çatlaklar tane içlerine doğru gelişme göstermektedirler.
Seramik malzemeler, yüksek basma ve çekme gerilmelerine duyarlıdırlar. Metal ve polimer malzemeler, kırılma meydana gelmeden önce basma gerilmeleri karşısında plastik deformasyon gösterirler. Oysa seramik malzemelerin plastik deformasyon gösterebilmesinin tek bir koşulu vardır. Bu koşul, seramik malzemelerin hidrostatik gerilmelerle plastik deformasyon gösterebilmesidir. Ancak bu plastik deformasyon, metaller ve polimerler ile kıyaslandığında oldukça küçüktür.
Seramiklerde, düşük ısıl iletkenlik nedeniyle, sürtünme sırasında oluşan ısı, büyük ısıl eğimleri ve dolayısıyla sıcak noktalar oluşturabilir. Eğer seramik malzemeler hızlı şekilde soğutulurlarsa, bu sıcak noktalar büyük oranda çekme gerilmesi oluşturur ve bunun sonucunda çatlaklar oluşabilir. Sonuç olarak yüzeyden büyük parçaların kopması ve aşınmada artış söz konusu olur.
Seramik ve aşındırıcı ortamın bağıl sertliği de erozyon mekanizmaları için önemlidir. Aşındırıcı ister yumuşak, ister seramik kadar sert olsun, aşındırıcının sertliğindeki küçük bir artış, erozyon aşınmasında büyük artışlara neden olmaktadır.
Aşındırıcı, seramikten çok daha sert olduğu durumlarda, erozyon hızında mikroyapı ve kırılma tokluğu önemli hale gelmektedir. Böyle durumlarda, erozyon hızı tane boyutunun küçültülmesi ve porozitenin azaltılması ile minimize edilebilir.
Birçok seramik malzeminin termal iletkenliği metallerden daha düşüktür. Sürtünmenin ve/veya kaymanın etkili olduğu uygulamalarda, lokalize ısı birikimleri meydana gelmekte, bu da malzemelerin yüzeyleri arasında sıcaklık farkları oluşturmaktadır. Sürtünmeden dolayı bu sıcaklık farkları artarsa, oluşan bölgesel gerilmeler ve termal şok, mikro çatlakların meydana gelmesine yol açar. Bu mikro çatlaklar da, bilindiği gibi, aşınma ve aşınma hızını arttırır.
Kaynak: Dr. Abdullah Demir’in doktora savunmasına hazırlık dökümanlarından derlenmiştir (Derleme Tarihi: 12/06/2011).