Zircone stabilisée à l'yttrium pour les applications à haute température

La zircone stabilisée à l'yttrium peut résister à des températures élevées sans être compromise par des acides ou des produits chimiques, offrant ainsi une protection fiable.

La zircone stabilisée à l'yttrium (YSZ) possède des propriétés uniques qui en font un matériau essentiel pour toute une série d'applications de pointe. Produite en mélangeant de l'oxyde d'yttrium avec du dioxyde de zirconium à température ambiante pour former des structures cristallines cubiques, les propriétés uniques de la zircone stabilisée par l'yttrium la rendent indispensable.

Cylindres en oxyde de zirconium

La résistance physique fait de la zircone stabilisée à l'yttrium un matériau idéal pour les revêtements de fours et les matelas d'isolation, car elle lui permet de résister à des températures élevées sans subir de dégradation de sa structure ou de son intégrité. Il s'agit donc d'un excellent choix de matériau.

La zircone stabilisée à l'yttrium peut conduire les ions d'oxygène à des températures élevées grâce à ses valences Zr4+ et Y3+, ce qui en fait un composant indispensable dans les piles à combustible à oxyde solide qui produisent de l'énergie propre avec des émissions réduites. En outre, sa conductivité électrique supérieure permet aux constructeurs automobiles d'utiliser des composants de moteur plus légers qui améliorent le rendement énergétique tout en augmentant les performances et en réduisant le poids total du véhicule.

Le ZYF (Yttria Stabilized Zirconia Fiberd Felt) peut être formé sous vide en formes rigides pour être utilisé comme séparateurs, enveloppes, fixations ou joints pendant la croissance cristalline de Czochralski et les processus de récupération des métaux précieux. En outre, ses propriétés le rendent adapté aux applications nécessitant une stabilité à haute température et une inertie chimique, telles que les batteries à haute énergie, les revêtements à barrière thermique ou le traitement métallurgique des superalliages ou des matériaux à base de terres rares.

Feutres d'oxyde de zirconium

RS-ZFELT est un tissu non tissé mécaniquement imbriqué, composé de fibres de zircone stabilisées à l'yttrium d'un diamètre de 4 à 6 microns, tissées ensemble sans liant. Il se caractérise par une grande solidité, une ténacité, une stabilité chimique, une résistance aux vapeurs alcalines, aux sels et aux solutions chaudes sans réaction négative, une résistance aux environnements oxydants/réducteurs jusqu'à 2000 degrés Celsius, tout en offrant d'excellentes propriétés d'isolation thermique jusqu'à cette plage de température.

Ce matériau fibreux est un choix idéal pour la méthode de croissance cristalline Czochralski, l'isolation des creusets de platine et d'iridium, les matériaux de récupération des condensats pour la récupération des condensats de métaux précieux, l'enveloppe protectrice des séparateurs à haute énergie et des revêtements réfractaires, l'enveloppe protectrice des séparateurs à haute énergie ou même l'enveloppe protectrice des séparateurs à haute énergie avec une teneur en yttrium allant jusqu'à 30% en tant que matériaux d'enveloppe protectrice, et les exigences de réfractarité des revêtements des séparateurs à haute énergie pour une croissance cristalline sans danger.

La zircone pure existe à température ambiante sous forme de phase monoclinique et, lorsqu'elle est soumise à des fluctuations rapides de température, elle peut subir une transition de phase imprévue qui perturbe les propriétés et les performances des matériaux céramiques. Pour atténuer cette instabilité morphologique, la stabilisation à l'yttrium permet d'obtenir une phase cubique de la zircone et d'éliminer cette instabilité ; il a également été démontré que le dopage à l'y dop limite la croissance des grains à des températures élevées.

Fibres d'oxyde de zirconium

Les fibres en vrac ZYBF sont des matériaux réfractaires qui peuvent être façonnés dans des formes rigides à l'aide de machines de formage sous vide, puis intégrés dans des corps et des revêtements céramiques. Leur rapport résistance-tendresse extrêmement élevé résiste bien aux chocs, ce qui permet de les utiliser comme guide-fils pendant l'assemblage et la fabrication pour éviter les accrocs ou les enchevêtrements, leur couleur claire rendant les matériaux métalliques de faible épaisseur plus faciles à identifier que jamais. En outre, les faibles niveaux de frottement réduisent les taux de rebut.

L'ajout d'yttrium aux sources d'oxyde de zirconium peut accroître la stabilité de la phase tétragonale à des températures plus élevées tout en modifiant les mécanismes de synthèse et en ralentissant la croissance des grains, mais n'empêche pas totalement la formation de cols et le frittage lors de la cuisson à 1400 degrés Celsius en raison de la transition de la phase tétragonale à la phase cubique et des changements dans le transport de masse ; le dopage à l'yttrium entrave la formation de cols mais ne l'empêche pas complètement, et réduit considérablement la formation de petits grains dans le produit final.

Matériaux structuraux à base d'oxyde de zirconium

La zircone stabilisée à l'yttrium (YSZ) est un matériau céramique aux propriétés exceptionnelles. En raison de sa stabilité thermique et de sa capacité à résister à des températures élevées sans subir de modifications significatives de sa structure chimique, l'YSZ est souvent choisi pour des applications telles que les revêtements de fours et les réfractaires.

Contrairement à l'alumine, qui peut être endommagée lorsqu'elle est exposée à des acides ou à des produits chimiques tels que des solvants, la zircone stabilisée à l'yttrium reste intacte au contact des acides ou des produits chimiques et ne se dégrade pas avec le temps, ce qui la rend idéale pour les revêtements utilisés sur les pièces de machines sujettes à l'usure et à la déchirure dues aux contaminants responsables de la corrosion.

Le matériau YSZ présente également une excellente conductivité ionique, permettant aux ions d'oxygène de se déplacer librement à travers sa structure cristalline à des températures élevées, ce qui le rend idéal pour des applications telles que les capteurs d'oxygène et les piles à combustible à oxyde solide. Disponible sous forme de poudre sphérique qui peut être formée sous vide dans des formes rigides ou usinée avec précision dans des tolérances étroites pour un travail mécanique précis, ses dimensions restent stables jusqu'à 1 650 degrés C sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des liants organiques pour la stabilisation.