Что такое оксид циркония
Оксид циркония (ZRO2), также известный как циркония, является одним из наиболее широко изученных и используемых современных керамических материалов. По сравнению с другими техническими керамическими материалами, наиболее заметной особенностью оксида циркония является его чрезвычайно высокая выносливость перелома, что делает его сверху износостойкостью и воздействием, поэтому она также называется «керамическая сталь».
Низкая теплопроводность является еще одним непревзойденным свойством циркония керамики, приписываемой ее большому количеству микроскопических пор и кристаллической структуры. Эта конкретная керамическая кристаллическая структура придает цирконии превосходный эффект теплоизоляции.
Структура оксида циркония (Zro2)
Керамика оксида циркония имеет три разных фазы из -за изменений температуры, которые являются:
※ От комнатной температуры до 1170 ℃ это моноклинная (M-Zro2) фаза;
※ между 1170 ℃ и 2370 ℃ он преобразуется в тетрагональную (T-ZRO2) фазу;
※ Когда температура превышает 2370 ℃, она преобразуется в кубическую (C-Zro2) фазу.
Три фазы керамической цирконии могут быть преобразованы друг в друга при разных температурах. Те же самые циркониевые керамические детали с разными фазами имеют различные размеры, объемы и механические и химические свойства.
Другие преимущества циркония (Zro2)
※ Высокая прочность: прочность на сжатие может достигать более 1000 МПа, что выше в 5 раз больше, чем у стали.
※ Высокотемпературное сопротивление: температура обслуживания циркония может быть до 1000 ℃
※ Высокая плотность: это очень плотный керамический материал, плотность до 6,1 г/см3
※ Высокая твердость: МОПС из оксида циркония керамическая твердость до 8,5, аналогично сапфиру
※ Коррозионная устойчивость: Zro2 не реагирует с большинством кислот, щелочи, солей и других химических веществ
※ Устойчивое распространение трещин: это настоящая причина того, почему керамика Zro2 Zro2 имеет превосходную выносливость перелома.
※ Самосмения: керамика оксида циркония имеет гораздо более низкий коэффициент трения; это всего лишь ½ керамики глинозема
※ Более тонкая поверхность: гораздо более высокая плотность и высокая компактность оксида циркония делают текстуру керамического тела мелкой
※ Устойчивая к расплавленному металлу: Zro2 Ceramic не легко смачивается жидким металлом, поэтому он очень устойчив к коррозии в расплавленном металле.
※ Электрическая изоляция: Zro2 Ceramic имеет высокое удельное сопротивление при комнатной температуре и может использоваться в качестве керамического изолятора, но когда рабочая температура превысит 650 ℃, она станет электрическим проводником.
Типы материалов дициррогии
Легированный различными стабилизаторами оказывает значительное влияние на циркониевые материалы. В соответствии с основными категориями стабилизаторов, циркония керамика может быть разделена на три типа:
1.
Материал оксида циркония (ZRO2), приготовленный путем добавления 3 моля диоксида иттрия, называемый иттрией частично стабилизированной цирконии. YSZ Циркония представляет стабильную тетрагональную кристаллическую структуру при комнатной температуре и имеет высокую прочность, коррозионную стойкость, высокотемпературную сопротивление, хорошую биосовместимость, стойкость к износу и хорошую ионную проводимость. С увеличением содержания Y2O3 стабилизированная цирконная керамика может быть трансформирована из тетрагональной фазы (частично стабилизированной) в кубическую фазу, то есть полностью стабилизированной цирконии (FSZ)
2. Стабилизированная магниевая циркония (MSZ)
Добавление соответствующего количества оксида магния в оксид циркония может регулировать его производительность. Стабилизированная магниеем циркония имеет хорошую механическую прочность, тепловую стабильность и химическую стабильность.
3. Стабилизированная церием циркония (CSZ)
Эта загаренная керамика производится с использованием оксида церия в качестве стабилизатора, равномерно легированного в цирконии при молекулярном содержании от 8% до 16%.
| Свойство | Единица | 3y-tzp | MSZ | CE-TZP |
| Диэлектрическая прочность | AC - кВ/мм | 11.7 | 9.4 | 9.8 |
| Диэлектрическая постоянная при 1 МГц | (E) | 29 | 28 | 29.2 |
| Диэлектрическая потеря при 1 МГц | --- | 0,001 | 0,0018 | - |
| Удельное сопротивление объема, 25 ℃ | ом. см | 1*10 13 | 1*10 13 | 1*10 13 |
| Удельное сопротивление объема, 500 ℃ | 1*10 7 | 1*10 7 | 1*10 7 | |
| Удельное сопротивление объема, 1000 ℃ | ＜ 1*10 3 | ＜ 1*10 3 | ＜ 1*10 3 |
Применение циркония керамики
1. Типичные применения циркония YSZ
YSZ Циркония является наиболее широко используемой из всех категорий циркония. Его приложения включают:
※ Керамические детали износа
※ Циркониевые шариковые клапаны и сиденья
※ Уплотнения насоса и подшипники вала
※ Твердое оксидное топливное элемент (SOFC)
※ Точность керамических форсунок Zro2
※ Керамические режущие инструменты и лезвия
※ Датчик кислорода, датчик оксида азота
※ Керамические ролики и руководства для формирования проволоки
※ Керамическая нить и пряжа для текстильной машины
※ Функциональная керамика и структурные керамические компоненты
2. Типичные применения MSZ циркония
※ Инженерные приложения: механические уплотнения, штамповка и экструзионные штампы и износные детали
※ Оптическое устройство связи: керамические рукава, керамический капилляр, керамические держатели
※ Биомедицинская наука: материалы восстановления костной ткани, биосенсоры, перелом внутренний фиксатор и носители лекарств
※ Рефракции: высокотемпературные детали печи, керамические детали для аэрокосмических двигателей и структурные материалы для космического корабля
3. Типичные применения циркония CSZ
※ Среда шлифования: подходит для измельчения всех видов материалов с высоким содержанием вязкости
※ Структурные керамические детали: в основном используются в высокой твердости, высокотемпературных случаях сопротивления
※ Автомобильные каталитические системы: стабилизированная циркония CERIA в качестве носителя катализатора может повысить каталитическую эффективность и снизить выбросы загрязняющих веществ
Последние мысли
Благодаря отличным механическим и тепловым свойствам, химической инертности и высокотемпературной стабильности, использование циркония керамики будет еще более углублено и расширено благодаря инновациям в науке и технике и постоянном улучшении производственных процессов, продвижение к более высокой производительности, больше диверсифицированные функции и низкая стоимость передового керамического материала.