Pokročilý yttrií stabilizovaný zirkon pro vysokoteplotní aplikace

Yttrií stabilizovaný zirkon odolává vysokým teplotám, aniž by byl ohrožen kyselinami nebo chemikáliemi, a poskytuje tak spolehlivou ochranu.

Yttrií stabilizovaný zirkon (YSZ) se může pochlubit jedinečnými vlastnostmi, které z něj činí nepostradatelný materiál pro řadu špičkových aplikací. Jedinečné vlastnosti YSZ, který se vyrábí smícháním oxidu yttria s oxidem zirkoničitým při pokojové teplotě za vzniku kubické krystalové struktury, z něj činí nepostradatelný materiál.

Válce z oxidu zirkoničitého

Fyzikální pevnost činí z yttrií stabilizovaného zirkonia ideální materiál pro použití v pecních vyzdívkách a izolačních rohožích, protože mu umožňuje odolávat vysokým teplotám, aniž by došlo k degradaci struktury nebo integrity. To z něj činí vynikající volbu materiálu.

Yttrií stabilizovaný oxid zirkoničitý může vést ionty kyslíku při zvýšených teplotách díky svým valencím Zr4+ a Y3+, což z něj činí nepostradatelnou součást palivových článků na bázi pevných oxidů, které produkují čistou energii s nižšími emisemi. Kromě toho jeho vynikající elektrická vodivost umožňuje výrobcům automobilů používat lehčí součásti motorů, které zlepšují účinnost paliva a současně zvyšují výkon při současném snížení celkové hmotnosti vozidla.

ZYF (Yttria Stabilized Zirconia Fiberd Felt) lze vakuově tvarovat do tuhých tvarů pro použití jako separátory, obaly, přípravky nebo těsnění během procesů růstu krystalů podle Czochralského a získávání drahých kovů. Kromě toho je díky svým vlastnostem vhodná pro aplikace vyžadující vysokou teplotní stabilitu a chemickou inertnost, jako jsou vysokoenergetické baterie, tepelně bariérové povlaky nebo metalurgické zpracování superslitin či materiálů vzácných zemin.

Plsti z oxidu zirkoničitého

RS-ZFELT je mechanicky propojená netkaná textilie složená z yttrií stabilizovaných zirkonových vláken o průměru 4-6 mikronů tkaných dohromady bez pojiva. Vyznačuje se vysokou pevností, houževnatostí, chemickou stabilitou, odolností vůči alkalickým parám, solím a horkým roztokům, aniž by s nimi negativně reagovala, odolává oxidačním/redukčním prostředím až do prostředí s teplotou 2000 stupňů C a zároveň nabízí vynikající tepelně izolační vlastnosti až do tohoto teplotního rozsahu.

Vláknitý materiál, jako je tento vláknitý materiál, je ideální volbou pro Czochralského metodu růstu krystalů, izolaci platinových a iridiových kelímků, materiály pro regeneraci kondenzátů drahých kovů, ochranné obaly pro vysokoenergetické separátory a žáruvzdorné vyzdívky, ochranné obaly vysokoenergetických separátorů nebo dokonce ochranné obaly pro vysokoenergetické separátory s obsahem yttria až 30% jako ochranné obalové materiály a požadavky na žáruvzdornost vyzdívek vysokoenergetických separátorů pro bezpečný růst krystalů.

Čistý zirkon se při pokojové teplotě vyskytuje jako monoklinická fáze a při rychlém kolísání teploty může dojít k neočekávanému fázovému přechodu, který narušuje vlastnosti a výkon keramických materiálů. Pro zmírnění této morfologické nestability se používá stabilizace yttrií, která umožňuje vznik kubické fáze zirkonia a tuto nestabilitu eliminuje; ukázalo se také, že dopování y dopem omezuje růst zrn při zvýšených teplotách.

Vlákna oxidu zirkoničitého

Sypká vlákna ZYBF jsou žáruvzdorné materiály, které lze pomocí vakuových tvářecích strojů tvarovat do pevných tvarů a následně integrovat do keramických těles a povlaků. Jejich extrémně vysoký poměr pevnosti a houževnatosti dobře odolává poškození nárazem, takže jsou vhodné pro použití jako vodicí dráty při montáži a výrobě, aby se zabránilo zaseknutí nebo zamotání, přičemž díky světlé barvě jsou kovové materiály s jemnou měrkou snadněji identifikovatelné než kdy dříve. Nízká úroveň tření navíc snižuje zmetkovitost.

Přídavek yttria do zdrojů oxidu zirkoničitého může zvýšit stabilitu tetragonální fáze při vyšších teplotách a zároveň změnit syntetické mechanismy a zpomalit růst zrn, ale zcela nezabrání vzniku hrdel a spékání při výpalu při teplotě 1400 °C v důsledku přechodu z tetragonální fáze do kubické a změn transportu hmoty; dopování yttriem sice brání vzniku hrdel, ale nezabrání mu zcela, ale výrazně snižuje tvorbu malých zrn v konečném produktu.

Strukturní materiály z oxidu zirkoničitého

Yttrií stabilizovaný zirkon (YSZ) je výjimečný keramický materiál s výjimečnými vlastnostmi. Díky své tepelné stabilitě a schopnosti odolávat vysokým teplotám, aniž by docházelo k výrazným změnám chemické struktury, je YSZ často volen pro aplikace, jako jsou vyzdívky pecí a žáruvzdorné materiály.

Na rozdíl od oxidu hlinitého, který se může poškodit při kontaktu s kyselinami nebo chemikáliemi, jako jsou rozpouštědla, zůstává yttrií stabilizovaný zirkon nepoškozený kontaktem s kyselinami nebo chemikáliemi a časem nedegraduje - je tedy ideální pro povlaky používané na strojních součástech náchylných k opotřebení způsobenému nečistotami způsobujícími korozi.

Materiál YSZ se rovněž vyznačuje vynikající iontovou vodivostí, která umožňuje volný pohyb iontů kyslíku jeho krystalovou strukturou při vysokých teplotách, takže se ideálně hodí pro aplikace, jako jsou kyslíkové senzory a palivové články na bázi pevných oxidů. Je k dispozici ve formě sférického prášku, který lze vakuově tvarovat do pevných tvarů nebo přesně obrábět v úzkých tolerancích pro přesnou strojní práci; jeho rozměry zůstávají stabilní až do teploty 1 650 °C, aniž by ke stabilizaci potřeboval organická pojiva.