Schade door mechanische spanning: de meest voorkomende directe oorzaak van falen.
Tijdens de installatie- en inbedrijfstellingsfase van de apparatuur kunnen ongelijkmatige aanhaalmomenten van bouten door operators, botsingen tijdens het hanteren en monteren, en ongelijke spanning op de contactoppervlakken van componenten tijdelijke overbelasting veroorzaken. Dit leidt direct tot afbrokkeling en scheurvorming van keramische onderdelen.
Bij langdurig gebruik worden keramische onderdelen blootgesteld aan cyclische, wisselende spanningen als gevolg van hoogfrequente trillingen van de apparatuur en continue erosie en wrijving van de materialen. Dit leidt geleidelijk tot oppervlakteslijtage en afschilfering van de oppervlaktelaag, en uiteindelijk tot structurele schade na verloop van tijd.
Daarnaast verhogen een onredelijk productontwerp, ongepassiveerde randen en hoeken van onderdelen en spanningsconcentraties in de constructie van apparatuur het risico op mechanische schade aanzienlijk. Dit zijn belangrijke door de mens veroorzaakte factoren die leiden tot voortijdig falen van precisiekeramische componenten.
Thermische schok met wisselende uitval: kernschade onder hoge temperaturen.
Door frequente temperatuurschommelingen zet de interne korrelstructuur van keramiek herhaaldelijk uit en krimpt deze, waardoor beginnende microscheurtjes zich continu kunnen uitbreiden en voortplanten. Uiteindelijk vormen zich hierdoor grote scheuren die leiden tot breuk en uiteindelijk tot defecten aan de componenten.
Uit testgegevens uit de industrie blijkt dat wanneer het temperatuurverschil tijdens gebruik meer dan 150 °C bedraagt bij frequente thermische cycli, de levensduur van conventionele keramische componenten van aluminiumoxide met meer dan 40% afneemt.
Ondertussen verergeren onjuiste start-stopprocedures van apparatuur, abrupte uitschakeling en afkoeling van machines met hoge temperaturen, ongelijkmatige lokale verwarming en andere operationele problemen de schade door thermische schokken, en vormen ze de belangrijkste oorzaken van storingen aan apparatuur bij hoge bedrijfstemperaturen.
Chemische erosie: een verborgen, chronische oorzaak van falen.
Verschillende corrosieve media kunnen langzaam doordringen in de microporeuze structuur van het keramische oppervlak en milde chemische reacties met het aluminiumoxidesubstraat teweegbrengen. Deze reacties eroderen geleidelijk de korrelgrenzen en maken de oppervlaktelaag los, wat leidt tot oppervlakteverpulvering, afschilfering en een scherpe daling van de mechanische sterkte van de componenten.
Na langdurige corrosie vertonen de keramische onderdelen een algehele achteruitgang in slagvastheid, slijtvastheid en thermische schokbestendigheid. Spontane scheurvorming en breuk kunnen optreden, zelfs zonder duidelijke externe kracht of temperatuurverschil, wat de levensduur van de onderdelen drastisch verkort en verborgen veiligheidsrisico's voor de apparatuur met zich meebrengt.
