Co to jest tlenk z cyrkonu
Tlenek tlenku cyrkonu (ZRO2), znany również jako cyklonia, jest jednym z najczęściej badanych i stosowanych zaawansowanych materiałów ceramicznych. W porównaniu z innymi technicznymi materiałami ceramicznymi, najbardziej widoczną cechą tlenku cyrkonu jest jego wyjątkowo wysoka wytrzymałość złamania, która sprawia, że ma on super zużycie i odporność na uderzenie, więc nazywa się go również „stalą ceramiczną”.
Niska przewodnictwo cieplne to kolejna niezrównana właściwość ceramiki cyrkonu, przypisywana jej dużej liczbie porów mikroskopowych i struktury krystalicznej. Ta szczególna ceramiczna struktura krystaliczna nadaje cyrkonowi doskonały efekt izolacji termicznej.
Struktura tlenku cyrkonu (ZRO2)
Ceramika tlenku cyrkonu ma trzy różne fazy z powodu zmian temperatury, które są:
※ Od temperatury pokojowej do 1170 ℃ jest to faza monokliniczna (M-ZRO2);
※ Od 1170 ℃ a 2370 ℃ jest przekształcany w fazę tetragonalną (T-ZRO2);
※ Gdy temperatura przekracza 2370 ℃, jest przekształcana w fazę sześcienną (C-ZRO2).
Trzy fazy ceramicznej cyrkonu można przekształcić w siebie w różnych temperaturach. Te same części ceramiczne z cyrkonu o różnych fazach mają różne rozmiary, objętości oraz właściwości mechaniczne i chemiczne.
Inne zalety cyrkonii (ZRO2)
※ Wysoka wytrzymałość: wytrzymałość na ściskanie może osiągnąć ponad 1000 MPa, powyżej 5 razy większej niż stal.
※ Opór o wysokiej temperaturze: Temperatura usługi cyrkonu może wynosić do 1000 ℃
※ Wysoka gęstość: jest to wysoce gęsty materiał ceramiczny, gęstość wynosi do 6,1 g/cm3
※ Wysoka twardość: Mohs of cyrkonżu twardość ceramiczna wynosi do 8,5, podobnie jak szafir
※ Odporność na korozję: ZRO2 nie reaguje z większością kwasów, alkaliów, soli i innych chemikaliów
※ Odporna propagacja pęknięć: Jest to prawdziwa przyczyna, dlaczego Ceramika z cyrkonia Zro2 ma doskonałą wytrzymałość złamania.
※ Samokładność: Ceramika tlenku cyrkonu ma znacznie niższy współczynnik tarcia; to tylko ½ ceramiki glinu
※ Bardziej drobna powierzchnia: znacznie większa gęstość i wysoka zwartość tlenku cyrkonu sprawiają, że tekstura ciała ceramicznego jest drobna
※ Odporny na stopiony metal: ceramika ZRO2 nie jest łatwo zwilżona ciekłym metalem, więc jest wysoce odporna na korozję w stopionym metalu.
※ Izolacja elektryczna: ceramika ZRO2 ma wysoką rezystywność w temperaturze pokojowej i może być stosowana jako izolator ceramiczny, ale gdy temperatura robocza przekroczy 650 ℃, stanie się przewodnikiem elektrycznym.
Rodzaje materiałów cyrkonowych
Domie z różnymi stabilizatorami ma znaczący wpływ na materiały cyrkonowe. Według głównych kategorii stabilizatorów ceramika cyrkonu można podzielić na trzy typy:
1. Stabilizowana cyrkonia itria: (YSZ)
Materiał tlenku cyrkonu (ZRO2) przygotowany przez dodanie 3 molowego dwutlenku itrium zwanego Yttria częściowo stabilizowaną cyrkonią. Cyrkonia Ysz przedstawia stabilną tetragonalną strukturę krystaliczną w temperaturze pokojowej i ma wysoką wytrzymałość, odporność na korozję, oporność w wysokiej temperaturze, dobrą biokompatybilność, odporność na zużycie i dobrą przewodność jonową. Wraz ze wzrostem zawartości Y2O3 ustabilizowana ceramika cyrkonu można przekształcić z fazy tetragonalnej (częściowo stabilizowanej) w fazę sześcienną, to znaczy w pełni stabilizowanej cyrkonii (FSZ)
2. Stabilizowana cyklon magnezu (MSZ)
Dodanie odpowiedniej ilości tlenku magnezu do tlenku cyrkonu może dostosować jego wydajność. Cyrkonia stabilizowana magnezem ma dobrą wytrzymałość mechaniczną, stabilność termiczną i stabilność chemiczną.
3. Cerium Stabilizowane cyrkonia (CSZ)
Ta zahartowana ceramika jest wytwarzana przez zastosowanie tlenku ceru jako stabilizatora, równomiernie domieszkowanego w cyrkonii o zawartości molekularnej od 8% do 16%.
| Nieruchomość | Jednostka | 3y-tzp | MSZ | CE-TZP |
| Siła dielektryczna | AC - KV/mm | 11.7 | 9.4 | 9.8 |
| Stała dielektryczna @ 1MHz | (MI) | 29 | 28 | 29.2 |
| Strata dielektryczna @ 1MHz | --- | 0,001 | 0,0018 | - |
| Rezystywność objętościowa, 25 ℃ | om. cm | 1*10 13 | 1*10 13 | 1*10 13 |
| Rezystywność objętości, 500 ℃ | 1*10 7 | 1*10 7 | 1*10 7 | |
| Rezystywność objętościowa, 1000 ℃ | ＜ 1*10 3 | ＜ 1*10 3 | ＜ 1*10 3 |
Zastosowania ceramiki cyrkonii
1. Typowe zastosowania cyrkonu Ysz
Cyrklonia Ysz jest najczęściej stosowana ze wszystkich kategorii cyrkonu. Jego aplikacje obejmują:
※ Ceramiczne części zużycia
※ Zawory kulkowe i siedzenia z cyrkonu
※ Uszczelki pompy i łożyska wału
※ Ogniwo paliwowe tlenku stałego (SOFC)
※ Precision zro2 dysze ceramiczne
※ Ceramiczne narzędzia tnące i ostrza
※ Czujnik tlenu, czujnik tlenku azotu
※ Ceramiczne wałki i przewodniki do tworzenia drutu
※ Przewodniki nić ceramiczne i przędza do maszyn tekstylnych
※ Funkcjonalna ceramika i strukturalne elementy ceramiczne
2. Typowe zastosowania cyrkonu MSZ
※ Zastosowania inżynieryjne: Uszczelki mechaniczne, stemplowanie i wytłaczanie umiera i noszenie części
※ Optyczne urządzenie komunikacyjne: rękawy ceramiczne, ceramiczna kapilara, ceramiczne uchwyty
※ Biomedical Scie
※ Refraktory: części pieca w wysokiej temperaturze, części ceramiczne do silników lotniczych i materiały konstrukcyjne do statku kosmicznego
3. Typowe zastosowania cyrkonu CSZ
※ Medium szlifierskie: odpowiednie do szlifowania wszelkiego rodzaju materiałów o wysokiej wartości
※ Strukturalne części ceramiczne: stosowane głównie w wysokiej twardości, oporności na wysoką temperaturę
※ Systemy katalityczne motoryzacyjne: Ceria stabilizowana cyrkonia jako nośnik katalizatora może poprawić wydajność katalityczną i zmniejszyć emisję zanieczyszczeń
Ostateczne myśli
Dzięki doskonałym właściwościom mechanicznym i termicznym, bezwładności chemicznej i stabilności w wysokiej temperaturze zastosowanie ceramiki cyrkonii zostanie dalej pogłębione i rozszerzone o innowacje nauki i technologii oraz ciągłą poprawę procesów produkcyjnych, zmierzając do wyższej wydajności, więcej zróżnicowane funkcje i niski koszt zaawansowanego materiału ceramicznego.