Avaa kehittyneet materiaaliominaisuudet Yttria-stabiloidun zirkoniumoksidin avulla

Stabiloidun zirkoniumoksidin monipuoliset ominaisuudet ovat tehneet siitä monipuolisen materiaalin lukuisilla teollisuudenaloilla, kuten ilmailu- ja avaruusalalla, autoteollisuudessa ja energia-alalla. Jokainen stabiloidun zirkoniumoksidin lajike tarjoaa ylivoimaisesta lujuudesta ja sitkeydestä tasapainoisiin ominaisuuksiin omat ominaisuutensa, jotka on räätälöity erityisesti tiettyihin käyttötarkoituksiin.

Yttriumoksidistabiloitu zirkoniumoksidi erottuu edukseen erinomaisella lämpöstabiilisuudellaan ja ionijohtokykyominaisuuksillaan, mikä tekee siitä erinomaisen materiaalivalinnan happiantureihin ja kiinteän oksidin polttokennoihin.

Ylivoimainen lujuus ja sitkeys

Yttriumin lisääminen lisää huomattavasti zirkoniumoksidin sitkeyttä, mikä tekee siitä erittäin kestävää ja soveltuu sovelluksiin, joihin liittyy suuria mekaanisia rasituksia. Lisäksi tämä lisäys lisää lämpöstabiilisuutta ja lämpöshokkien kestävyyttä sekä lisää lämpöstabiilisuutta lämpöshokkisuojausta varten. Lisäksi Yttriumoksidistabiloidulla zirkoniumoksidilla on erinomainen ionijohtavuus, jonka ansiosta happi-ionit kulkevat vapaasti sen rakenteen läpi, mikä tekee siitä käyttökelpoisen sovelluksissa, kuten happiantureissa ja kiinteän oksidin polttokennoissa.

YSZ:llä on erinomainen kulutuskestävyys, joten se on ihanteellinen komponentteihin, joita käytetään vaativissa ympäristöissä, kuten kaasuturbiineissa tai suihkumoottoreissa. Se kestää jatkuvaa altistumista kuluttaville olosuhteille ilman, että se hajoaa verrattuna kalsium- tai magnesiumstabiloituun zirkoniumoksidiin, jotka vaativat korkeampia lämpötilakynnyksiä pysyäkseen vakaana.

YSZ kestää nopeita lämpötilanvaihteluita, joten se soveltuu ilmailu- ja avaruusmateriaaleihin sekä moottorin ja pakokaasupäästöjen parametreja tarkkaileviin autojen antureihin. Lisäksi sen lämpöshokkikestävyys ylittää CSZ:n ja MSZ:n, joiden lämpötilakynnys on alhaisempi vakauden kannalta. Siksi tämä materiaali valitaan usein suihkumoottoreissa ja kaasuturbiineissa käytettävien lämpösulkupinnoitteiden perusmateriaaliksi.

Korkean lämpötilan kestävyys

Stabiloitu zirkoniumoksidi kestää korkeita lämpötiloja, joten se soveltuu sovelluksiin ilmailu- ja avaruusalalla sekä energiantuotannossa. Lisäksi Yttriumoksidistabiloitua zirkoniaa voidaan käyttää happiantureissa ja kiinteän oksidin polttokennoissa (SOFC tai SOEC).

Yttriumin lisääminen stabiloituun zirkoniumoksidiin saa sen säilyttämään kuutiorakenteensa jopa huoneenlämmössä, mikä estää faasimuunnokset, jotka muutoin saattaisivat johtaa säröilyyn käytön aikana. Tämän ominaisuuden ansiosta yttriumoksidista on korvaamaton lisäys, kun luodaan suihkumoottoreissa tarvittavia korkean lämpötilan komponentteja, joiden on pysyttävä ehjinä kestääkseen ankarat ympäristöolosuhteet.

Stabiloidun zirkoniumoksidin valmistaminen herättää jonkin verran ympäristöongelmia; sen valmistukseen liittyy korkean lämpötilan sintraus ja mahdollisesti myrkyllisten stabilointiaineiden käyttö. Lisäksi zirkonia ei hajoa biologisesti, joten turvallinen hävittäminen on hoidettava asianmukaisesti - tämä voi kuitenkin osoittautua haastavaksi kaatopaikkatilan rajallisuuden ja maaperän/veden mahdollisen saastumisriskin vuoksi.

Biologinen yhteensopivuus

Yttriumoksidistabiloitu zirkoniumoksidi (YSZ) on kehittynyt keraaminen aine, joka sisältää zirkoniumoksidia, jossa on yttriumoksidia stabilointiaineena, jolloin vältetään sen muuttuminen tetragonaalisesta monokliiniseksi muodostumaksi, joka tapahtuu ilman stabilointia, mikä lisää merkittävästi ionijohtokykyä, lämmönkestävyyttä, lujuutta, sitkeyttä ja kestävyyttä.

YSZ:n ylivoimainen lujuus, sitkeys ja kovuus tekevät siitä ihanteellisen sovelluksiin, joissa vaaditaan suurta rasituskestävyyttä. Lisäksi sen murtumiskestävyys ja korkea ionijohtokyky edistävät sen kestävyyttä kovissa hankaavissa ympäristöissä, jotka usein vahingoittavat muita materiaaleja.

YSZ:n lämpöstabiilisuus tekee siitä erinomaisen materiaalivalinnan kiinteäoksidipolttokennoissa (SOFC) ja akuissa, joissa happi-ionit virtaavat helposti korkeissa lämpötiloissa, mikä parantaa tehokkuutta ja pidentää näiden energiajärjestelmien käyttöikää.

Kevyt

Stabiloidut zirkoniumoksidimateriaalit tarjoavat kehittynyttä suorituskykyä eri teollisuudenaloilla ilmailu- ja avaruusteollisuudesta lääkinnällisiin laitteisiin. Tämä johtuu niiden erityisestä ominaisuuksien yhdistelmästä - korkeasta lämpötilastabiilisuudesta, selektiivisestä happi-ionien johtavuudesta ja pinnan happityhjiöistä - mikä tekee näistä materiaaleista ainutlaatuisen edullisia.

Yttriumoksidistabiloitu zirkoniumoksidi (YSZ) tarjoaa korkeimman lujuus-kovuus-suhteen muuntokarkaisumekanisminsa ansiosta, joten se soveltuu esimerkiksi teollisuuden leikkuutyökaluihin ja hammasimplantteihin. Kalsium- ja magnesiastabiloitu zirkonia (CSZ ja MSZ) puolestaan tarjoaa tasapainoisen lujuus-kovuus-suhteen, joka on ihanteellinen rakennekeramiikkaan ja tulenkestäviin materiaaleihin.

Tutkijat voivat käyttää YSZ:n monipuolisia ominaisuuksia räätälöidäkseen sen ominaisuuksia tiettyihin sovelluksiin. Esimerkiksi tetragonaalinen YSZ tarjoaa erinomaiset sähköiset ominaisuudet, joita tarvitaan happianturilaitteissa ja kiinteän oksidin polttokennoissa (SOFC). Lisäksi sen korkea sulamispiste auttaa varmistamaan sen jatkuvan suorituskyvyn käyttölämpötiloissa. Lisäksi parhaillaan pyritään kehittämään vihreämpiä valmistusmenetelmiä, jotta zirkoniumoksidituotteita voidaan valmistaa tehokkaasti ja samalla minimoida energiankulutus ja vähentää niiden ympäristöjalanjälkeä tuotannon aikana.