Kehittynyt yttriumoksidistabiloitu zirkoniumoksidi korkean lämpötilan sovelluksiin

Yttriumoksidistabiloitu zirkoniumoksidi kestää korkeita lämpötiloja ilman, että hapot tai kemikaalit vaarantavat sen, mikä antaa luotettavan suojan.

Yttriumoksidistabiloidulla zirkoniumoksidilla (YSZ) on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka tekevät siitä olennaisen tärkeän materiaalin monissa huippuluokan sovelluksissa. YSZ:ää valmistetaan sekoittamalla yttriumoksidia ja zirkoniumdioksidia huoneenlämmössä kuutiomaisen kiderakenteen muodostamiseksi, ja sen ainutlaatuiset ominaisuudet tekevät siitä korvaamattoman.

Zirkoniumoksidisylinterit

Fysikaalinen lujuus tekee yttriumoksidistabiloidusta zirkoniumoksidista ihanteellisen materiaalin uunien vuorauksiin ja eristysmattoihin, koska se kestää korkeita lämpötiloja ilman, että sen rakenne tai eheys heikkenee. Tämä tekee siitä erinomaisen materiaalivalinnan.

Yttriumoksidistabiloitu zirkoniumoksidi pystyy johtamaan happi-ioneja korkeissa lämpötiloissa Zr4+- ja Y3+-arvojensa avulla, mikä tekee siitä välttämättömän komponentin kiinteäoksidipolttokennoissa, jotka tuottavat puhdasta energiaa pienemmillä päästöillä. Lisäksi sen ylivoimainen sähkönjohtavuus antaa autonvalmistajille mahdollisuuden käyttää kevyempiä moottorikomponentteja, jotka parantavat polttoainetaloudellisuutta ja lisäävät samalla suorituskykyä samalla kun ajoneuvon kokonaispaino pienenee.

ZYF (Yttria Stabilized Zirconia Fiberd Felt) voidaan tyhjiössä muotoilla jäykkiin muotoihin käytettäväksi erottimina, kääreinä, kiinnikkeinä tai tiivisteinä Czochralski-kiteen kasvun ja jalometallien talteenottoprosessien aikana. Lisäksi se soveltuu ominaisuuksiensa ansiosta sovelluksiin, joissa vaaditaan korkeaa lämpötilavakautta ja kemiallista inerttiyttä, kuten suuritehoisiin akkuihin, lämpösulkupinnoitteisiin tai superseosten tai harvinaisten maametallien metallurgiseen käsittelyyn.

Zirkoniumoksidihuovat

RS-ZFELT on mekaanisesti lomitettu kuitukangas, joka koostuu halkaisijaltaan 4-6 mikronin yttriumoksidistabiloiduista zirkoniumoksidikuiduista, jotka on kudottu yhteen ilman sideainetta. Sillä on korkea lujuus, sitkeys, kemiallinen stabiilisuus, se kestää alkalihöyryjä, suoloja ja kuumia liuoksia reagoimatta negatiivisesti niiden kanssa, se kestää hapettavia/ pelkistäviä ympäristöjä jopa 2000 celsiusasteen ympäristöihin asti ja tarjoaa samalla erinomaiset lämpöeristysominaisuudet kyseiselle lämpötila-alueelle asti.

Kuitumateriaali, kuten tämä kuitumateriaali, on ihanteellinen valinta Czochralski-kidekasvatusmenetelmään, platinan ja iridiumin upokkaiden eristämiseen, jalometallilauhteiden talteenottomateriaaliksi jalometallilauhteiden talteenottoon, korkea-energisten erottimien ja tulenkestävien vuorausten suojakääreeksi, korkea-energisten erottimien suojakääreeksi tai jopa korkea-energisten erottimien suojakääreeksi, joiden yttriumpitoisuus on jopa 30%, sekä korkea-energisten erottimien vuorausten tulenkestävien vuorausten tulenkestävyysvaatimuksiin, jotka edellyttävät turvallista kiteiden kasvatusta.

Puhdas zirkoniumoksidi on huoneenlämmössä monokliininen faasi, ja kun se altistuu nopeille lämpötilan vaihteluille, se voi kokea odottamattoman faasimuutoksen, joka häiritsee keraamisten materiaalien ominaisuuksia ja suorituskykyä. Tämän morfologisen epävakauden lieventämiseksi yttriumoksidistabilointi mahdollistaa kuutiomaisen zirkoniumoksidivaiheen ja poistaa tämän epävakauden; y-dopilla seostaminen on myös osoittanut rajoittavan raekoon kasvua korkeissa lämpötiloissa.

Zirkoniumoksidikuidut

ZYBF-irtokuidut ovat tulenkestäviä materiaaleja, jotka voidaan muotoilla jäykkiin muotoihin tyhjiömuovauskoneilla ja integroida sitten keraamisiin kappaleisiin ja pinnoitteisiin. Niiden erittäin korkea lujuus-kovuus-suhde kestää hyvin iskuvaurioita, joten ne soveltuvat käytettäväksi langanohjaimina kokoonpanon ja valmistuksen aikana, jotta estetään takertuminen tai sotkeutuminen, ja vaalean värin ansiosta hienojakoiset metalliset materiaalit ovat helpommin tunnistettavissa kuin koskaan. Lisäksi matalat kitkatasot vähentävät romun määrää.

Yttriumin lisääminen zirkoniumoksidilähteisiin voi lisätä tetragonaalisen faasin stabiilisuutta korkeammissa lämpötiloissa ja samalla muuttaa synteettisiä mekanismeja ja hidastaa rakeiden kasvua, mutta ei täysin estä kaulaantumista ja sintraantumista, kun se poltetaan 1400 asteen lämpötilassa, mikä johtuu siirtymisestä tetragonaalisesta faasista kuutiomaiseen faasiin ja massan kuljetuksen muutoksista; yttriumin lisääminen estää kaulaantumista, mutta se ei estä sitä kokonaan, mutta vähentää merkittävästi pienten rakeiden muodostumista lopputuotteessa.

Zirkoniumoksidin rakennemateriaalit

Yttriumoksidistabiloitu zirkonia (YSZ) on poikkeuksellinen keraaminen materiaali, jolla on poikkeukselliset ominaisuudet. Koska YSZ on lämpöstabiili ja kestää korkeita lämpötiloja ilman merkittäviä kemiallisia rakennemuutoksia, se valitaan usein esimerkiksi uunien vuorauksiin ja tulenkestäviin materiaaleihin.

Toisin kuin alumiinioksidi, joka voi vaurioitua, kun se altistuu hapoille tai kemikaaleille, kuten liuottimille, yttriumoksidistabiloitu zirkoniumoksidi ei vaurioidu happojen tai kemikaalien vaikutuksesta, eikä se hajoa ajan mittaan, joten se on ihanteellinen pinnoitteisiin, joita käytetään koneenosissa, jotka ovat alttiita korroosiota aiheuttavien epäpuhtauksien aiheuttamalle kulumiselle.

YSZ-materiaalilla on myös erinomainen ionijohtavuus, jonka ansiosta happi-ionit voivat liikkua vapaasti sen kiderakenteen läpi korkeissa lämpötiloissa, joten se soveltuu erinomaisesti esimerkiksi happiantureihin ja kiinteän oksidin polttokennoihin. Sitä on saatavana pallomaisena jauheena, joka voidaan tyhjiömuovata jäykiksi muodoiksi tai työstää tarkasti tiukkojen toleranssien puitteissa tarkkaa koneistustyötä varten; sen mitat pysyvät vakaina jopa 1650 celsiusasteeseen asti ilman, että se tarvitsee orgaanisia sideaineita vakauttamiseen.