Wprowadzenie do ceramik z cyrkonii
Cyrkonia, złożona głównie z dwutlenku cyrkonu, jest precyzyjnym materiałem ceramicznym o wysokiej wytrzymałości mechanicznej i odporności na pęknięcia. Jest szeroko stosowana do produkcji ostrzy, nożyczek i innych narzędzi tnących, a także komponentów do pomp oraz urządzeń do przeprowadzania cieczy. Ponadto, dzięki doskonałej stabilności termicznej i chemicznej, tlenek cyrkonu znajduje istotne zastosowanie w wysokotemperaturowych i korozjonujących środowiskach przemysłu lotniczego, motoryzacyjnego oraz elektronicznego.
Funkcje
Cyrkonia (ZrO2) jest bardzo unikalnym i użytecznym materiałem ceramicznym o szeregu niezwykłych właściwości.
1. Doskonałe własności mechaniczne i zastosowania
Tlenek cyrkonu charakteryzuje się lepszymi właściwościami mechanicznymi niż alumina, w tym większą wytrzymałością i odpornością na pęknięcia. Te cechy czynią tlenek cyrkonu idealnym dla wielu zastosowań przemysłowych, szczególnie w środowiskach, gdzie materiały muszą wytrzymać ekstremalne siły i ścieranie.
Wysoka wytrzymałość i odporność na pęknięcia: Cyrkonia posiada wytrzymałość i odporność na pęknięcia znacznie przewyższające wiele tradycyjnych materiałów ceramicznych. Dzięki temu pozostaje stabilna pod wpływem udaru i naprężeń, zmniejszając prawdopodobieństwo pęknięcia.
Zastosowania przemysłowe: Ze względu na swoją wysoką wytrzymałość i odporność na zużycie, cyrkonia często służy do produkcji różnorodnych wysokowydajnych komponentów przemysłowych, takich jak części maszyn frezujących, elementy ślizgowe czy wstawki do narzędzi tnących. Zazwyczaj wymagają one materiałów, które są w stanie bez awarii wytrzymać powtarzające się obciążenia mechaniczne.
2. Doskonała izolacja termiczna i niska przewodność cieplna
Cyrkonia również charakteryzuje się doskonałymi właściwościami izolacji termicznej, z przewodnością cieplną znacznie niższą niż innych materiałów ceramicznych.
Niska przewodność cieplna: Przewodność cieplna cyrkonii wynosi jedynie jedną dziesiątą przewodności niektórych innych popularnych materiałów ceramicznych. Ta cecha sprawia, że jest ona bardzo przydatna w zastosowaniach wymagających izolacji termicznej lub utrzymania ciepła.
Zastosowania zarządzania cieplnym: Na przykład w niektórych urządzeniach do procesów chemicznych oraz w piecach wysokotemperaturowych cyrkonia może być stosowana jako warstwa izolacyjna, pomagając kontrolować temperaturę i chronić wrażliwe komponenty mechaniczne przed uszkodzeniem spowodowanym przegrzaniem.
Wprowadzenie do ceramik z cyrkonii
Cyrkonia, złożona głównie z dwutlenku cyrkonu, jest precyzyjnym materiałem ceramicznym o wysokiej wytrzymałości mechanicznej i odporności na pęknięcia. Jest szeroko stosowana do produkcji ostrzy, nożyczek i innych narzędzi tnących, a także komponentów do pomp oraz urządzeń do przeprowadzania cieczy. Ponadto, dzięki doskonałej stabilności termicznej i chemicznej, tlenek cyrkonu znajduje istotne zastosowanie w wysokotemperaturowych i korozjonujących środowiskach przemysłu lotniczego, motoryzacyjnego oraz elektronicznego.
| Główne cechy | |||||
| projekt | jednostka | Cyrkonia | Cyrkonia (stabilizowana magnezem) | ||
| Tworzywo | \ | 94.4% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94.4% ZrO2-MgO |
| kolor | \ | Biały | czarny | niebieski | żółty |
| gęstość | g/cm³ | 6 | 5.6 | 6 | 5.7 |
| Właściwości mechaniczne | |||||
| projekt | jednostka | Cyrkonia | Cyrkonia (stabilizowana magnezem) | ||
| Tworzywo | \ | 94.4% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94.4% ZrO2-MgO |
| kolor | \ | Biały | czarny | niebieski | żółty |
| Wytrzymałość na zginanie (20℃) | MPa | 800 | 710 | 900 | 500 |
| Wytrzymałość na ściskanie (20℃) | MPa | 2000 | 2000 | 2000 | 2500 |
| Moduł Younga (20℃) | GPa | 200 | 210 | 200 | 250 |
| Wytrzymałość na pęknięcie (20℃) | MPa·m½ | 9 | 8 | 8 | 6 |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej (20℃) | \ | 0.3 | 0.3 | 0.3 | |
| Twardość (20℃) | HRA | 88 | 85 | 90 | |
| Twardość Vickersa (HV1) | kg/mm² | 1175 | 1100 | 1220 | 1100 |
| Twardość Rockwella (45N) | R45N | 78 | 75 | 78 | |
| właściwości termiczne | |||||
| projekt | jednostka | Cyrkonia | Cyrkonia (stabilizowana magnezem) | ||
| Tworzywo | \ | 94.4% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94.4% ZrO2-MgO |
| kolor | \ | Biały | czarny | niebieski | żółty |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej | 10⁻⁶ K⁻¹ | 9.6 | 9.5 | 10 | 10 |
| przewodność cieplna | W/m·K | 2.5 | 3 | 3 | 3 |
| Stabilność podczas szoku termicznego | △T.℃ | 250 | 300 | 300 | 450 |
| Ciepło właściwe | J/g·K | 0.46 | 0.48 | 0.46 | |
| Maksymalna temperatura pracy (w warunkach aerobowych) | ℃ | 800 | 800 | 800 | 2100 |
| Charakterystyka elektryczna | |||||
| projekt | jednostka | Cyrkonia | Cyrkonia (stabilizowana magnezem) | ||
| Tworzywo | \ | 94.4% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94% ZrO2-Y2O3 |
94.4% ZrO2-MgO |
| kolor | \ | Biały | czarny | niebieski | żółty |
| Oporność objętościowa przy 20℃ | Ω·cm | 10¹⁴ | 10¹⁰ | 10¹⁴ | 10¹⁴ |
| Wytrzymałość dielektryczna (izolacyjna) | KV/mm | 13 | 13 | 13 | 13 |
| Stała dielektryczna przy 1 MHz, w temperaturze pokojowej | \ | 28 | 28 | 28 | 28 |
| Kąt strat dielektrycznych w MHz (1 MHz, 20℃) | tanδ | 17×10⁻⁴ | 17×10⁻⁴ | 17×10⁻⁴ | 17×10⁻⁴ |