Atbloķējiet uzlabotas materiālu īpašības ar itrijas stabilizētu cirkonija oksīdu

Stabilizētā cirkonija daudzpusīgās īpašības ir padarījušas to par daudzpusīgu materiālu daudzās nozarēs, piemēram, aviācijas, automobiļu un enerģētikas. Katrai stabilizētā cirkonija šķirnei ir savs īpašību kopums, kas pielāgots konkrētiem izmantošanas veidiem, sākot no tā lieliskās izturības un stingrības līdz līdzsvarotām īpašībām.

Itrija stabilizētais cirkonijs izceļas ar izcilu termisko stabilitāti un jonu vadītspēju, padarot to par lielisku materiālu izvēli skābekļa sensoriem un cietā oksīda degvielas elementiem.

Lieliska izturība un izturība

Itrija pievienošana ievērojami palielina cirkonija izturību, padarot to ļoti izturīgu un piemērotu lietojumiem, kas saistīti ar lielu mehānisko slodzi. Turklāt šī piedeva palielina termisko stabilitāti un izturību pret termisko triecienu, kā arī nodrošina lielāku termisko stabilitāti aizsardzībai pret termisko triecienu. Turklāt itrija stabilizētajam cirkonijam piemīt lieliska jonu vadītspēja, kas ļauj skābekļa joniem brīvi izplūst cauri tā struktūrai, padarot to noderīgu tādos lietojumos kā skābekļa sensori un cietā oksīda degvielas elementi.

YSZ izceļas ar izcilu nodilumizturību, tāpēc tā ir ideāli piemērota sastāvdaļām, kas atrodas skarbā vidē, piemēram, gāzes turbīnās vai reaktīvajos dzinējos. Tas var izturēt nepārtrauktu abrazīvu apstākļu iedarbību bez degradācijas, salīdzinot ar kalciju vai magnija stabilizētu cirkoniju, kam, lai saglabātu stabilitāti, nepieciešamas augstākas temperatūras robežvērtības.

YSZ spēj izturēt straujas temperatūras izmaiņas, tāpēc tas ir piemērots kosmiskās aviācijas materiāliem un automobiļu sensoriem, kas uzrauga dzinēja un izplūdes gāzu parametrus. Turklāt tā izturība pret termisko triecienu pārspēj CSZ un MSZ, kam ir zemāki temperatūras sliekšņi stabilitātes nodrošināšanai. Tāpēc šo materiālu bieži izvēlas par pamatmateriālu termiskajiem barjeras pārklājumiem, ko izmanto reaktīvajos dzinējos un gāzturbīnās.

Izturība pret augstām temperatūrām

Stabilizēts cirkonija oksīds spēj izturēt augstas temperatūras, tāpēc tas ir piemērots lietojumiem kosmosā un enerģijas ražošanā. Turklāt itrija stabilizēto cirkoniju var izmantot arī skābekļa sensoros un cietā oksīda degvielas elementos (SOFC vai SOEC).

Itrija pievienošana stabilizētam cirkonijam ļauj tam saglabāt kubisku struktūru pat istabas temperatūrā, novēršot fāžu pārvērtības, kas pretējā gadījumā varētu izraisīt plaisāšanu, kad notiek ekspluatācijas cikliskums. Šī īpašība padara itriju par nenovērtējamu papildinājumu, lai radītu augstas temperatūras komponentus, kas nepieciešami reaktīvajiem dzinējiem, kuriem jāsaglabā neskarti, lai izturētu skarbus vides apstākļus.

Stabilizēta cirkonija ražošana rada zināmas vides problēmas; tā ražošana ir saistīta ar saķepināšanu augstā temperatūrā un potenciāli toksisku stabilizējošo vielu izmantošanu. Turklāt cirkonijs bioloģiski nesadalās, tāpēc attiecīgi jārīkojas, lai to droši apglabātu, tomēr tas var izrādīties sarežģīti ierobežotās atkritumu poligonu platības un iespējamā augsnes/ūdens piesārņojuma riska dēļ.

Bioloģiskā saderība

Itrija stabilizēts cirkonijs (YSZ) ir progresīva keramika, kas satur cirkonija oksīdu ar itrija oksīdu kā stabilizatoru, tādējādi novēršot tā pārveidi no tetragonālā uz monoklinisko, kas notiek bez stabilizācijas, ievērojami palielinot jonu vadītspēju, termisko stabilitāti, izturību, stingrību un izturību.

Pateicoties YSZ izcilajai izturībai, stingrībai un cietībai, tas ir ideāli piemērots lietojumiem, kur nepieciešama augsta izturība pret spriegumu. Turklāt tā izturība pret lūzumiem un augsta jonu vadītspēja nodrošina izturību skarbā abrazīvā vidē, kas bieži vien bojā citus materiālus.

YSZ termiskā stabilitāte padara to par lielisku materiālu, ko var izmantot cietā oksīda kurināmā elementos (SOFC) un baterijās, kur skābekļa joni viegli plūst augstā temperatūrā, uzlabojot efektivitāti un paildzinot šo enerģijas sistēmu kalpošanas laiku.

Viegls

Stabilizēti cirkonija materiāli nodrošina progresīvu veiktspēju dažādās nozarēs, sākot no aviācijas un kosmosa līdz medicīnas ierīcēm. To nodrošina īpašā īpašību kombinācija - augsta temperatūras stabilitāte, selektīva skābekļa jonu vadītspēja un skābekļa vakances uz virsmas -, kas padara šos materiālus unikāli izdevīgus.

Itrijas stabilizētais cirkonijs (YSZ), pateicoties transformācijas mehānismam, nodrošina visaugstāko stiprības un izturības attiecību, tāpēc tas ir piemērots tādiem lietojumiem kā rūpnieciskie griezējinstrumenti un zobu implanti. Savukārt kalcija un magnēzija stabilizēts cirkonijs (CSZ un MSZ) nodrošina izturības un cietības īpašību līdzsvaru, kas ir ideāli piemērots strukturālajai keramikai un ugunsizturīgiem materiāliem.

Zinātnieki var izmantot YSZ daudzpusīgās īpašības, lai pielāgotu tā īpašības konkrētiem lietojumiem. Piemēram, tetragonālais YSZ nodrošina izcilas elektriskās īpašības, kas nepieciešamas skābekļa sensoru ierīcēm un cietā oksīda degvielas elementiem (SOFC). Turklāt tā augsta kušanas temperatūra palīdz nodrošināt nepārtrauktu darbību darba temperatūrā. Turklāt tiek strādāts pie videi draudzīgāku ražošanas metožu izstrādes, lai cirkonija izstrādājumus varētu ražot efektīvi, vienlaikus samazinot enerģijas patēriņu un ietekmi uz vidi ražošanas laikā.