Oxit zirconium là gì
Zirconium oxit (ZRO2), còn được gọi là zirconia, là một trong những vật liệu gốm tiên tiến được nghiên cứu rộng rãi và được sử dụng rộng rãi nhất. So với các vật liệu gốm kỹ thuật khác, đặc điểm nổi bật nhất của zirconium oxit là độ bền gãy cực cao của nó, khiến nó có khả năng chống mài mòn và chống va đập, do đó, nó cũng được đặt tên là "thép gốm".
Độ dẫn nhiệt thấp là một đặc tính không thể so sánh khác của gốm zirconia, được quy cho số lượng lớn lỗ chân lông và cấu trúc tinh thể vi mô. Cấu trúc tinh thể gốm đặc biệt này mang lại cho zirconia một hiệu ứng cách nhiệt tuyệt vời.
Cấu trúc của oxit zirconium (ZRO2)
Gốm sứ oxit zirconium có ba pha khác nhau do thay đổi nhiệt độ, đó là:
Từ nhiệt độ phòng đến 1170, nó là pha đơn (M-ZRO2);
Trong khoảng từ 1170 đến 2370, nó được chuyển thành pha tetragonal (T-ZRO2);
Khi nhiệt độ vượt quá 2370, nó được chuyển thành pha khối (C-ZRO2).
Ba giai đoạn của zirconia gốm có thể được chuyển đổi thành nhau ở các nhiệt độ khác nhau. Các bộ phận gốm zirconia giống nhau với các pha khác nhau có kích thước, thể tích, và tính chất cơ học và hóa học khác nhau.
Những lợi thế khác của Zirconia (ZRO2)
Cường độ cao: cường độ nén có thể đạt hơn 1000MPa, trên 5 lần so với thép.
Điện trở nhiệt độ cao: Nhiệt độ dịch vụ của zirconia có thể lên tới 1000 ℃
Mật độ cao: Đó là một vật liệu gốm dày đặc, mật độ lên tới 6,1 g/cm3
Độ cứng cao: MOHS của độ cứng gốm oxit zirconium lên tới 8,5, tương tự như sapphire
Đang chống ăn mòn: ZRO2 không phản ứng với hầu hết các axit, kiềm, muối và các hóa chất khác
Tuyên truyền vết nứt kháng thuốc: Đó là nguyên nhân thực sự của lý do tại sao gốm zro2 ZRO2 có độ bền gãy tuyệt vời.
Tự loubicity: gốm oxit zirconium có hệ số ma sát thấp hơn nhiều; Nó chỉ là ½ gốm alumina
Bề mặt mịn hơn : Mật độ cao hơn và độ nén cao của oxit zirconium làm cho kết cấu của cơ thể gốm tốt
Kháng với kim loại nóng chảy: Gốm ZRO2 không dễ dàng được làm ướt bằng kim loại lỏng, do đó, nó có khả năng chống ăn mòn cao trong kim loại nóng chảy.
Cách điện điện: gốm ZRO2 có điện trở suất cao ở nhiệt độ phòng và có thể được sử dụng làm chất cách điện gốm, nhưng khi nhiệt độ vận hành vượt quá 650, nó sẽ trở thành một dây dẫn điện.
Các loại vật liệu zirconia
Được pha tạp với các chất ổn định khác nhau có tác động đáng kể đến các vật liệu zirconia. Theo các loại ổn định chính, gốm Zirconia có thể được chia thành ba loại:
1. Yttria ổn định zirconia: (ysz)
Vật liệu zirconium oxit (ZRO2) được điều chế bằng cách thêm 3 mol yttri dioxide được gọi là yttria ổn định một phần zirconia. YSZ Zirconia thể hiện cấu trúc tinh thể tetragonal ổn định ở nhiệt độ phòng và có cường độ cao, khả năng chống ăn mòn, kháng nhiệt độ cao, khả năng tương thích sinh học tốt, kháng mòn và độ dẫn ion tốt. Với sự gia tăng hàm lượng Y2O3, gốm zirconia ổn định có thể được chuyển đổi từ pha tetragonal (ổn định một phần) sang pha khối, nghĩa là zirconia ổn định hoàn toàn (FSZ)
2. Zirconia ổn định magiê (MSZ)
Thêm một lượng magiê oxit thích hợp vào oxit zirconium có thể điều chỉnh hiệu suất của nó. Zirconia ổn định magiê có cường độ cơ học tốt, độ ổn định nhiệt và độ ổn định hóa học.
3. Zirconia ổn định cerium (CSZ)
Gốm cứng này được tạo ra bằng cách sử dụng cerium oxit làm chất ổn định, pha tạp đồng đều ở zirconia với hàm lượng phân tử từ 8% đến 16%.
| Tài sản | Đơn vị | 3Y-TZP | MSZ | CE-TZP |
| Sức mạnh điện môi | AC - KV/mm | 11.7 | 9.4 | 9.8 |
| Hằng số điện môi @ 1MHz | (E) | 29 | 28 | 29.2 |
| Mất điện môi @ 1MHz | --- | 0,001 | 0,0018 | - |
| Điện trở suất thể tích, 25 | om. cm | 1*10 13 | 1*10 13 | 1*10 13 |
| Điện trở suất thể tích, 500 | 1*10 7 | 1*10 7 | 1*10 7 | |
| Điện trở suất thể tích, 1000 | 1*10 3 | 1*10 3 | 1*10 3 |
Ứng dụng gốm sứ zirconia
1. Các ứng dụng điển hình của YSZ Zirconia
YSZ Zirconia là loại được sử dụng rộng rãi nhất trong tất cả các loại zirconia. Các ứng dụng của nó bao gồm:
※ Bộ phận mặc gốm
※ Van và ghế Ball Zirconia
※ Bơm niêm phong và vòng bi trục
Tế bào nhiên liệu oxit rắn (SOFC)
※ Mở chính xác ZRO2 Vòi phun gốm
Các dụng cụ cắt và lưỡi cắt gốm
Cảm biến oxy, cảm biến oxit nitơ
Con lăn gốm và hướng dẫn cho hình thành dây
Hướng dẫn bằng gốm và hướng dẫn sợi cho máy móc dệt may
※ Gốm sứ chức năng và các thành phần gốm kết cấu
2. Các ứng dụng điển hình của MSZ Zirconia
Ứng dụng kỹ thuật: con dấu cơ học, dập & chết đùn và các bộ phận mặc
Thiết bị truyền thông quang học: tay áo gốm, mao quản gốm, giá đỡ gốm
Khoa học y sinh: Vật liệu sửa chữa mô xương, cảm biến sinh học, cố định nội bộ gãy xương và chất mang thuốc
Vật liệu chịu lửa: Các bộ phận lò nhiệt độ cao, các bộ phận gốm cho động cơ hàng không vũ trụ và vật liệu cấu trúc cho tàu vũ trụ
3. Các ứng dụng điển hình của CSZ Zirconia
Môi trường mài : Thích hợp để mài tất cả các loại vật liệu có độ nhớt cao
Các bộ phận gốm kết cấu: chủ yếu được sử dụng trong độ cứng cao, các dịp kháng nhiệt độ cao
Hệ thống xúc tác ô tô: Ceria ổn định zirconia như chất xúc tác có thể cải thiện hiệu quả xúc tác và giảm phát thải chất ô nhiễm
Suy nghĩ cuối cùng
Nhờ các tính chất cơ học và nhiệt tuyệt vời, sự trơ hóa hóa học và độ ổn định nhiệt độ cao, việc sử dụng gốm zirconia sẽ được tiếp tục tăng thêm và mở rộng với sự đổi mới của khoa học và công nghệ và cải tiến liên tục các quy trình sản xuất, hướng tới hiệu suất cao hơn, hơn nữa Các chức năng đa dạng, và chi phí thấp của vật liệu gốm tiên tiến.