Wat is zirkoniumoxide
Zirkoniumoxide (ZRO2), ook bekend als zirkonia, is een van de meest bestudeerde en gebruikte geavanceerde keramische materialen. Vergeleken met andere technische keramische materialen, is het meest prominente kenmerk van zirkoniumoxide de extreem hoge breuktaaiheid, waardoor het superkleding en impactweerstand heeft, dus het wordt ook "keramisch staal" genoemd.
Lage thermische geleidbaarheid is een andere ongeëvenaarde eigenschap van zirkonia -keramiek, toegeschreven aan het grote aantal microscopische poriën en kristalstructuur. Deze specifieke keramische kristallijne structuur geeft zirkonia een uitstekend thermisch isolatie -effect.
De structuur van zirkoniumoxide (ZRO2)
Zirkoniumoxide -keramiek heeft drie verschillende fasen vanwege temperatuurveranderingen, wat:
※ Van kamertemperatuur tot 1170 ℃, het is monoklinische (M-Zro2) fase;
※ Tussen 1170 ℃ en 2370 ℃ wordt het omgezet in tetragonale (T-Zro2) fase;
※ Wanneer de temperatuur de 2370 ℃ overschrijdt, wordt deze omgezet in een kubieke (C-ZRO2) fase.
De drie fasen van keramische zirkonia kunnen bij verschillende temperaturen in elkaar worden omgezet. Dezelfde zirkonia -keramische delen met verschillende fasen hebben verschillende maten, volumes en mechanische en chemische eigenschappen.
Andere voordelen van zirkonia (ZRO2)
※ Hoge sterkte: de druksterkte kan meer dan 1000 mpa bereiken, boven 5 keer die van staal.
※ Weerstand op hoge temperatuur: de servicetemperatuur van zirkonia kan maximaal 1000 ℃ zijn
※ Hoge dichtheid: het is een zeer dicht keramisch materiaal, de dichtheid is tot 6,1 g/cm3
※ Hoge hardheid: de mohs van zirkoniumoxide keramische hardheid is maximaal 8,5, vergelijkbaar met saffier
※ Corrosiebestendigheid: ZRO2 reageert niet met de meeste zuren, alkalis, zouten en andere chemicaliën
※ Resstende scheurvoortplanting: het is de echte oorzaak van waarom zirconia ZRO2 -keramiek een uitstekende fractuurstuwheid heeft.
※ Zelf-lubiciteit: keramiek van zirkoniumoxide heeft een veel lagere wrijvingscoëfficiënt; Het is slechts ½ van de aluminiumoxidekeramiek
※ Meer fijn oppervlak: de veel hogere dichtheid en hoge compactheid van zirkoniumoxide maken de textuur van het keramische lichaam fijn
※ resistent tegen gesmolten metaal: ZRO2 -keramiek wordt niet gemakkelijk bevochtigd door vloeibaar metaal, dus het is zeer resistent tegen corrosie in gesmolten metaal.
※ Elektrische isolatie: ZRO2 -keramiek heeft een hoge weerstand bij kamertemperatuur en kan worden gebruikt als een keramische isolator, maar wanneer de bedrijfstemperatuur hoger is dan 650 ℃, wordt deze een elektrische geleider.
Soorten zirkonia -materialen
Gedopeerd met verschillende stabilisatoren hebben een significante impact op zirkonia -materialen. Volgens de belangrijkste categorieën van stabilisatoren kan zirkonia -keramiek worden onderverdeeld in drie soorten:
1. Yttria gestabiliseerde zirkonia: (YSZ)
Zirkoniumoxide (ZRO2) materiaal bereid door 3 mol yttriumdioxide toe te voegen, yttria genaamd gedeeltelijk gestabiliseerde zirkonia. YSZ zirkonia presenteert een stabiele tetragonale kristalstructuur bij kamertemperatuur en heeft hoge sterkte, corrosieweerstand, weerstand van hoge temperatuur, goede biocompatibiliteit, slijtvastheid en goede ionische geleidbaarheid. Met de toename van het Y2O3 -gehalte kan gestabiliseerd zirkonia -keramiek worden getransformeerd van tetragonale fase (gedeeltelijk gestabiliseerd) naar kubieke fase, dat wil zeggen volledig gestabiliseerde zirkonia (FSZ)
2. Magnesium gestabiliseerde zirkonia (MSZ)
Het toevoegen van een geschikte hoeveelheid magnesiumoxide aan zirkoniumoxide kan de prestaties aanpassen. Magnesium-gestabiliseerde zirkonia heeft een goede mechanische sterkte, thermische stabiliteit en chemische stabiliteit.
3. Cerium-gestabiliseerde zirkonia (CSZ)
Dit harde keramiek wordt gemaakt door ceriumoxide te gebruiken als stabilisator, uniform gedoteerd in zirkonia met een moleculair gehalte van 8% tot 16%.
| Eigendom | Eenheid | 3Y-TZP | MSZ | CE-TZP |
| Diëlektrische sterkte | AC - KV/mm | 11.7 | 9.4 | 9.8 |
| Diëlektrische constante @ 1MHz | (E) | 29 | 28 | 29.2 |
| Diëlektrisch verlies @ 1MHz | --- | 0.001 | 0.0018 | - |
| Volumeweerstand, 25 ℃ | ohm. cm | 1*10 13 | 1*10 13 | 1*10 13 |
| Volumeweerstand, 500 ℃ | 1*10 7 | 1*10 7 | 1*10 7 | |
| Volumeweerstand, 1000 ℃ | ＜ 1*10 3 | ＜ 1*10 3 | ＜ 1*10 3 |
Toepassingen van Zirkonia -keramiek
1. Typische toepassingen van YSZ zirkonia
YSZ Zirconia is de meest gebruikte van alle categorieën zirkonia. De toepassingen zijn omvatten:
※ Keramische slijtagedelen
※ Zirkonia kogelvensters en stoelen
※ Pompafdichtingen en aslagers
※ Cel met vaste oxide (SOFC)
※ Precisie ZRO2 keramische sproeiers
※ Keramische snijgereedschap en messen
※ Zuurstofsensor, stikstofoxide -sensor
※ Keramische rollen en gidsen voor het vormen van draad
※ Keramische draad en garengidsen voor textielmachines
※ Functionele keramiek en structurele keramische componenten
2. Typische toepassingen van MSZ zirkonia
※ Engineering -toepassingen: mechanische afdichtingen, stempelen en extrusie sterven en slijtage onderdelen
※ Optisch communicatieapparaat: keramische mouwen, keramische capillaire, keramische houders
※ Biomedische wetenschap: Botweefsel Reparatiematerialen, Biosensoren, Interne fixator van breuk en dragers van geneesmiddelen
※ Refractories: ovenonderdelen op hoge temperatuur, keramische onderdelen voor ruimtevaartmotoren en structurele materialen voor ruimtevaartuigen
3. Typische toepassingen van CSZ zirkonia
※ slijpmedium: geschikt voor het slijpen van allerlei soorten materialen met hoge viscositeit
※ Structurele keramische delen: voornamelijk gebruikt in hoge hardheid, weerstand van hoge temperatuurweerstand
※ Catalytische systemen voor auto's: ceria gestabiliseerde zirkonia als katalysatordrager kan de katalytische efficiëntie verbeteren en de emissie van verontreinigende stoffen verminderen
Laatste gedachten
Dankzij de uitstekende mechanische en thermische eigenschappen, chemische inerties en stabiliteit met hoge temperatuur, zal het gebruik van zirkonia-keramiek verder worden verdiept en uitgebreid met de innovatie van wetenschap en technologie en de continue verbetering van productieprocessen, op weg naar hogere prestaties, meer, meer in de richting van hogere prestaties, meer Gediversifieerde functies en lage kosten van het geavanceerde keramische materiaal.