Avanceret Yttria-stabiliseret zirkoniumdioxid til højtemperaturanvendelser

Yttria-stabiliseret zirkonia kan modstå høje temperaturer uden at blive kompromitteret af syrer eller kemikalier, hvilket giver pålidelig beskyttelse.

Yttriastabiliseret zirkonoxid (YSZ) har unikke egenskaber, der gør det til et vigtigt materiale i en række banebrydende anvendelser. YSZ fremstilles ved at blande yttriumoxid med zirkoniumdioxid ved stuetemperatur for at danne kubiske krystalstrukturer, og YSZ's unikke egenskaber gør det uundværligt.

Cylindre af zirkoniumoxid

Den fysiske styrke gør yttriumstabiliseret zirkoniumdioxid til et ideelt materiale til brug i ovnforinger og isoleringsmåtter, da det kan modstå høje temperaturer uden at miste struktur eller integritet. Det gør det til et fremragende materialevalg.

Yttria-stabiliseret zirkoniumoxid kan lede iltioner ved høje temperaturer via sine Zr4+- og Y3+-valenser, hvilket gør det til en uundværlig komponent i fastoxidbrændselsceller, der producerer ren energi med lavere emissioner. Desuden gør dets overlegne elektriske ledningsevne det muligt for bilproducenter at bruge lettere motorkomponenter, der forbedrer brændstofeffektiviteten og samtidig øger ydeevnen, mens den samlede køretøjsvægt reduceres.

ZYF (Yttria Stabilized Zirconia Fiberd Felt) kan vakuumformes til stive former til brug som separatorer, indpakninger, inventar eller pakninger under Czochralski-krystalvækst og processer til udvinding af ædelmetaller. Desuden gør dets egenskaber det velegnet til anvendelser, der kræver høj temperaturstabilitet og kemisk inerti, såsom højenergibatterier, termiske barrierebelægninger eller metallurgisk behandling af superlegeringer eller sjældne jordartsmaterialer.

Filt af zirkoniumoxid

RS-ZFELT er et mekanisk sammenkoblet ikke-vævet stof, der består af yttriumstabiliserede zirkoniumdioxidfibre med en diameter på 4-6 mikron, der er vævet sammen uden bindemiddel. Det har høj styrke, sejhed, kemisk stabilitet, modstandsdygtighed over for alkalidampe, salte og varme opløsninger uden at reagere negativt med dem, modstår oxiderende/reducerende miljøer op til 2000 grader C og har samtidig fremragende varmeisolerende egenskaber op til dette temperaturområde.

Fibermateriale som dette fibermateriale er et ideelt valg til Czochralski-metoden til krystalvækst, isolering til platin- og iridiumdigler, kondensatgenvindingsmaterialer til genvinding af ædelmetalkondensater, beskyttende indpakning til højenergiseparatorer og ildfaste foringer, beskyttende indpakning af højenergiseparatorer eller endda beskyttende indpakning til højenergiseparatorer med op til 30% yttria-indhold som beskyttende indpakningsmaterialer og højenergiseparatorforinger ildfaste foringer ildfasthedskrav til sikker krystalvækst.

Rent zirkoniumdioxid findes ved stuetemperatur som monoklin fase, og når det udsættes for hurtige temperatursvingninger, kan det opleve en uventet faseovergang, der forstyrrer de keramiske materialers egenskaber og ydeevne. For at afbøde denne morfologiske ustabilitet muliggør yttria-stabilisering kubisk zirconia-fase og eliminerer denne ustabilitet; doping med y-dop har også vist sig at begrænse kornvækst ved forhøjede temperaturer.

Zirkoniumoxid-fibre

ZYBF-bulkfibre er ildfaste materialer, der kan formes til stive former ved hjælp af vakuumformningsmaskiner og derefter integreres i keramiske legemer og belægninger. Deres ekstremt høje styrke/sejhed-forhold modstår slagskader godt, hvilket gør dem velegnede til brug som trådføringer under samling og fremstilling for at forhindre sammenfiltring, og den lyse farve gør det lettere end nogensinde at identificere fine metalliske materialer. Desuden reducerer de lave friktionsniveauer spildprocenten.

Tilsætning af yttriumoxid til zirkoniumoxidkilder kan øge den tetragonale fases stabilitet ved højere temperaturer, samtidig med at de syntetiske mekanismer ændres og kornvæksten bremses, men forhindrer ikke helt indsnævring og sintring, når det brændes ved 1400 grader på grund af overgang fra tetragonal fase til kubisk fase og ændringer i massetransport; doping med yttriumoxid hindrer indsnævring, men forhindrer det ikke helt, men mindsker dannelsen af små korn i det endelige produkt betydeligt.

Strukturelle materialer af zirkoniumoxid

Yttriumstabiliseret zirkonoxid (YSZ) er et enestående keramisk materiale med enestående egenskaber. På grund af dets termiske stabilitet og evne til at modstå høje temperaturer uden at opleve væsentlige kemiske strukturændringer, vælges YSZ ofte til anvendelser som ovnforinger og ildfaste materialer.

I modsætning til aluminiumoxid, som kan blive beskadiget, når det udsættes for syrer eller kemikalier såsom opløsningsmidler, forbliver yttriumstabiliseret zirkoniumoxid ubeskadiget af kontakt med syrer eller kemikalier og bliver ikke nedbrudt over tid - hvilket gør det ideelt til belægninger, der bruges på maskindele, der er udsat for slitage fra korrosionsfremkaldende forurenende stoffer.

YSZ-materialet har også en fremragende ionisk ledningsevne, der gør det muligt for iltioner at bevæge sig frit gennem krystalstrukturen ved høje temperaturer, hvilket gør det ideelt til anvendelser som iltsensorer og fastoxidbrændselsceller. Fås som sfærisk pulver, der kan vakuumformes til stive former eller bearbejdes præcist inden for snævre tolerancer til præcist maskinarbejde; dets dimensioner forbliver stabile op til 1.650 grader C uden behov for organiske bindemidler til stabilisering.