Zirkonyum oksit nedir
Zirkonya olarak da bilinen zirkonyum oksit (ZRO2), en yaygın incelenen ve kullanılan gelişmiş seramik malzemelerden biridir. Diğer teknik seramik malzemelerle karşılaştırıldığında, zirkonyum oksidin en belirgin özelliği, süper aşınma ve darbe direncine sahip olmasını sağlayan son derece yüksek kırılma tokluğudur, bu nedenle "Seramik Çelik" olarak da adlandırılır.
Düşük termal iletkenlik, çok sayıda mikroskobik gözeneklerine ve kristal yapısına atfedilen Zirkonia seramiklerinin eşsiz bir başka özelliğidir. Bu özel seramik kristal yapı, Zirkonya'ya mükemmel bir termal yalıtım etkisi verir.
Zirkonyum oksit yapısı (ZRO2)
Zirkonyum oksit seramikleri, sıcaklık değişiklikleri nedeniyle üç farklı aşamaya sahiptir:
※ Oda sıcaklığından 1170 ℃, monoklinik (M-ZRO2) faz;
※ 1170 ℃ ve 2370 ℃ arasında, tetragonal (T-ZRO2) fazına dönüştürülür;
※ Sıcaklık 2370 ℃'yi aştığında, kübik (C-ZRO2) bir faza dönüştürülür.
Seramik zirkonya'nın üç aşaması farklı sıcaklıklarda birbirine dönüştürülebilir. Farklı aşamalara sahip aynı zirkona seramik parçaları çeşitli boyutlara, hacimlere, mekanik ve kimyasal özelliklere sahiptir.
Zirkonya'nın diğer avantajları (ZRO2)
※ Yüksek mukavemet: Sıkıştırma mukavemeti, çeliğin 5 katının üzerinde 1000MPa'ya ulaşabilir.
※ Yüksek sıcaklık direnci: Zirkonya'nın servis sıcaklığı 1000 ℃ olabilir
※ Yüksek yoğunluk: Oldukça yoğun bir seramik malzeme, yoğunluk 6.1 g/cm3'e kadar
※ Yüksek Sertlik: Zirkonyum oksit seramik sertliğinin mohs, safire benzer şekilde 8.5'e kadardır
※ Korozyon direnci: ZRO2, çoğu asit, alkalis, tuz ve diğer kimyasallarla reaksiyona girmez
※ Dirençli çatlak yayılımı: Zirkonia zro2 seramik neden mükemmel kırılma tokluğuna sahip olmasının gerçek nedenidir.
※ Kendi kendine yağlılık: Zirkonyum oksit seramik çok daha düşük bir sürtünme katsayısına sahiptir; sadece alümina seramikleri
※ Daha ince yüzey: Zirkonyum oksitin çok daha yüksek yoğunluğu ve yüksek kompaktlığı seramik gövdenin dokusunu iyi hale getirir
※ Erimiş metale dirençli: ZRO2 seramik sıvı metal tarafından kolayca ıslanmaz, bu nedenle erimiş metalde korozyona oldukça dirençlidir.
※ Elektrik Yalıtım: ZRO2 seramik oda sıcaklığında yüksek bir dirençlere sahiptir ve seramik yalıtkan olarak kullanılabilir, ancak çalışma sıcaklığı 650 ℃ aştığında bir elektrik iletkeni haline gelecektir.
Zirkonya malzemeleri türleri
Farklı stabilizatörlerle katkılı, zirkonya malzemeleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Ana stabilizatör kategorilerine göre, zirkonya seramikleri üç türe ayrılabilir:
1. Yttria stabilize zirkonya: (ysz)
Yttria kısmen stabilize zirkoni adı verilen 3 mol yttriyum dioksit ilave edilerek hazırlanan zirkonyum oksit (ZRO2) malzemesi. YSZ Zirconia, oda sıcaklığında stabil bir tetragonal kristal yapı sunar ve yüksek mukavemet, korozyon direnci, yüksek sıcaklık direnci, iyi biyouyumluluk, aşınma direnci ve iyi iyonik iletkenliğe sahiptir. Y2O3 içeriğinin artmasıyla, stabilize zirkona seramikleri tetragonal fazdan (kısmen stabilize) kübik faza dönüştürülebilir, yani tamamen stabilize zirkonya (FSZ)
2. Magnezyum stabilize zirkonya (MSZ)
Zirkonyum okside uygun miktarda magnezyum oksit eklemek performansını ayarlayabilir. Magnezyum stabilize zirkonya iyi mekanik mukavemet, termal stabilite ve kimyasal stabiliteye sahiptir.
3. Seryum stabilize zirkonya (CSZ)
Bu sertleştirilmiş seramik, bir stabilizatör olarak seryum oksit kullanılarak,% 8 ila% 16'lık bir moleküler içerikte zirkonya içinde eşit olarak katkılı olarak yapılır.
| Mülk | Birim | 3y-tzp | MSZ | CE-TZP |
| Dielektrik mukavemet | AC - KV/mm | 11.7 | 9.4 | 9.8 |
| Dielektrik sabiti @ 1MHz | (E) | 29 | 28 | 29.2 |
| Dielektrik kaybı @ 1MHz | --- | 0.001 | 0.0018 | - |
| Hacim direnci, 25 ℃ | Ohm. santimetre | 1*10 13 | 1*10 13 | 1*10 13 |
| Hacim direnci, 500 ℃ | 1*10 7 | 1*10 7 | 1*10 7 | |
| Hacim direnci, 1000 ℃ | ＜ 1*10 3 | ＜ 1*10 3 | ＜ 1*10 3 |
Zirkonya seramiklerinin uygulamaları
1. YSZ Zirkonya'nın Tipik Uygulamaları
YSZ Zirconia, tüm Zirkonya kategorilerinin en yaygın olarak kullanılmasıdır. Uygulamaları şunları içerir:
※ Seramik Aşınma Parçaları
※ Zirkonya top vanaları ve koltuklar
※ Pompa contaları ve şaft yatakları
※ Katı oksit yakıt hücresi (SOFC)
※ Hassas zro2 seramik nozulları
※ Seramik kesme aletleri ve bıçaklar
※ Oksijen sensörü, azot oksit sensörü
※ Tel oluşturma için seramik silindirler ve kılavuzlar
※ Tekstil makineleri için seramik iplik ve iplik kılavuzları
※ Fonksiyonel seramikler ve yapısal seramik bileşenler
2. MSZ Zirkonya'nın Tipik Uygulamaları
※ Mühendislik Uygulamaları: Mekanik Contalar, Damgalama ve Ekstrüzyon Ölümleri ve Aşınma Parçaları
※ Optik iletişim cihazı: Seramik kollu, seramik kılcal, seramik tutucular
※ Biyomedikal Bilim: Kemik Doku Onarım Malzemeleri, Biyosensörler, Kırık Dahili Fikirci ve İlaç Taşıyıcıları
※ Refrakterler: Yüksek sıcaklıkta fırın parçaları, havacılık ve uzay motorları için seramik parçalar ve uzay aracı için yapısal malzemeler
3. CSZ Zirkonya'nın Tipik Uygulamaları
※ Taşlama Ortamı: Her türlü yüksek viskoziteli malzemenin öğütülmesi için uygun
※ Yapısal Seramik Parçalar: Esas olarak yüksek sertlikte, yüksek sıcaklıkta direnç olaylarında kullanılır
※ Otomotiv Katalitik Sistemler: Katalizör taşıyıcısı katalitik verimliliği artırabilir ve kirletici emisyonunu azaltabildiğinden ceria stabilize zirkonya
Son Düşünceler
Mükemmel mekanik ve termal özellikleri, kimyasal inertliği ve yüksek sıcaklık istikrarı sayesinde, zirkonya seramiklerinin kullanımı, bilim ve teknolojinin yeniliği ve üretim süreçlerinin sürekli iyileştirilmesi, daha yüksek performansa doğru ilerleyecek, daha fazla ilerleyecek, daha da genişleyecektir. çeşitlendirilmiş işlevler ve gelişmiş seramik malzemenin düşük maliyeti.