Úvod do zirkoniových keramických materiálů
Zirkonie, tvořená převážně oxidem zirkoničitým, je precizní keramický materiál s vysokou mechanickou pevností a odolností proti lomu. Je široce používán při výrobě čepelí, nůžek a jiných řezných nástrojů, stejně jako komponentů pro čerpadla a zařízení pro manipulaci s kapalinami. Navíc díky své vynikající tepelné a chemické stabilitě má oxid zirkoničitý důležité aplikace v vysokoteplotních a korozivních prostředích leteckého, automobilového a elektronického průmyslu.
Vlastnosti
Zirkonie (ZrO2) je velmi unikátní a užitečný keramický materiál s řadou pozoruhodných vlastností.
1. Nadstandardní mechanické vlastnosti a aplikace
Oxid zirkoničitý disponuje oproti aluminiu nadstandardními mechanickými vlastnostmi, včetně vyšší pevnosti a odolnosti proti lomu. Tyto vlastnosti činí oxid zirkoničitý ideálním pro mnoho průmyslových aplikací, zejména v prostředích, kde musí materiály odolávat extrémním silám a opotřebení.
Vysoká pevnost a odolnost proti lomu: Zirkonie vyniká pevností a houževnatostí, které mnohonásobně přesahují ty mnoha tradičních keramických materiálů. Díky tomu zůstává stabilní i při nárazech a namáhání, čímž se snižuje pravděpodobnost lomu.
Průmyslové aplikace: Díky vysoké pevnosti a odolnosti proti opotřebení se zirkonie často používá k výrobě různých vysokovýkonných průmyslových komponentů, například součástí frézovacích strojů, kluzných prvků nebo vložek řezných nástrojů. Tyto aplikace obvykle vyžadují materiály schopné odolávat opakovaným mechanickým zatížením bez poruchy.
2. Vynikající tepelná izolace a nízká tepelná vodivost
Zirkonie také vyniká výbornými tepelně izolačními vlastnostmi; její tepelná vodivost je mnohem nižší než u jiných keramických materiálů.
Nízká tepelná vodivost: Zirkonie má tepelnou vodivost pouze jednu desetinu některých běžných keramických materiálů. Tato vlastnost ji činí velmi užitečnou v aplikacích vyžadujících tepelnou izolaci nebo udržování tepla.
Aplikace pro tepelné řízení: Například v určitém chemickém procesním zařízení či vysokoteplotních pecích lze zirkonii použít jako izolační vrstvu, která pomáhá regulovat teplotu a chrání citlivé mechanické komponenty před poškozením přehřátím.
Úvod do zirkoniových keramických materiálů
Zirkonie, tvořená převážně oxidem zirkoničitým, je precizní keramický materiál s vysokou mechanickou pevností a odolností proti lomu. Je široce používán při výrobě čepelí, nůžek a jiných řezných nástrojů, stejně jako komponentů pro čerpadla a zařízení pro manipulaci s kapalinami. Navíc díky své vynikající tepelné a chemické stabilitě má oxid zirkoničitý důležité aplikace v vysokoteplotních a korozivních prostředích leteckého, automobilového a elektronického průmyslu.
| Klíčové vlastnosti | |||||
| projekt | jednotka | Zirkonie | Zirkon (stabilizovaný hořčíkem) | ||
| Materiál | \ | 94.4% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94.4% ZrO2-MgO |
| barva | \ | Bílá | černá | modrá | žlutá |
| hmotnostní hustota | g/cm3 | 6 | 5.6 | 6 | 5.7 |
| Mechanické vlastnosti | |||||
| projekt | jednotka | Zirkonie | Zirkon (stabilizovaný hořčíkem) | ||
| Materiál | \ | 94.4% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94.4% ZrO2-MgO |
| barva | \ | Bílá | černá | modrá | žlutá |
| Ohýbací pevnost (20℃) | Mpa | 800 | 710 | 900 | 500 |
| Tlaková pevnost (20℃) | Mpa | 2000 | 2000 | 2000 | 2500 |
| Elastický modul (20℃) | Gpa | 200 | 210 | 200 | 250 |
| Odolnost proti prasknutí (20℃) | MPam½ | 9 | 8 | 8 | 6 |
| Vepol koeficient (20℃) | \ | 0.3 | 0.3 | 0.3 | |
| Tvrdost (20℃) | HRA | 88 | 85 | 90 | |
| Vickersova tvrdost (HV1) | kg/mm2 | 1175 | 1100 | 1220 | 1100 |
| Rockwellova tvrdost (45N) | R45N | 78 | 75 | 78 | |
| Tepelné vlastnosti | |||||
| projekt | jednotka | Zirkonie | Zirkon (stabilizovaný hořčíkem) | ||
| Materiál | \ | 94.4% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94.4% ZrO2-MgO |
| barva | \ | Bílá | černá | modrá | žlutá |
| Koeficient teplotní roztažnosti | 10-6K-1 | 9.6 | 9.5 | 10 | 10 |
| tepelná vodivost | W/mk | 2.5 | 3 | 3 | 3 |
| Stabilita proti teplotnímu šoku | △T.℃ | 250 | 300 | 300 | 450 |
| Specifická tepelná kapacita | J/g·k | 0.46 | 0.48 | 0.46 | |
| Maximální provozní teplota (aerobní) | ℃ | 800 | 800 | 800 | 2100 |
| Elektrické vlastnosti | |||||
| projekt | jednotka | Zirkonie | Zirkon (stabilizovaný hořčíkem) | ||
| Materiál | \ | 94.4% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94.4% ZrO2-MgO |
| barva | \ | Bílá | černá | modrá | žlutá |
| Objemová odolnost vodiče při 20℃ | Ωcm | 10¹⁴ | 10¹⁰ | 10¹⁴ | 10¹⁴ |
| Dielektrická pevnost (izolační pevnost) | KV/mm | 13 | 13 | 13 | 13 |
| Dielektrická konstanta při 1 MHz, pokojová teplota | \ | 28 | 28 | 28 | 28 |
| Úhel dielektrických ztrát v MHz (1MHz 20℃) | tanδ | 17×10⁻⁴ | 17×10⁻⁴ | 17×10⁻⁴ | 17×10⁻⁴ |