Deblocați proprietățile avansate ale materialelor cu zirconiu stabilizat cu Yttria

Proprietățile versatile ale zirconiului stabilizat au făcut din acesta un material versatil în numeroase industrii, cum ar fi industria aerospațială, auto și energetică. De la rezistența și duritatea superioare până la caracteristicile echilibrate, fiecare varietate de zirconiu stabilizat oferă propriul set de atribute adaptate special pentru utilizări specifice.

Zirconiul stabilizat cu ytriu se remarcă prin proprietățile sale superioare de stabilitate termică și conductivitate ionică, ceea ce îl face o alegere excelentă de material pentru senzorii de oxigen și celulele de combustibil cu oxid solid.

Rezistență și duritate superioare

Adăugarea de oxid de ytriu crește considerabil duritatea zirconiului, făcându-l foarte durabil și potrivit pentru aplicații care implică solicitări mecanice ridicate. În plus, acest adaos crește stabilitatea termică și rezistența la șocurile termice, precum și stabilitatea termică sporită pentru protecția împotriva șocurilor termice. În plus, zirconia stabilizată cu Yttria prezintă o conductivitate ionică excelentă, care permite ionilor de oxigen să treacă liber prin structura sa, ceea ce o face utilă în aplicații precum senzorii de oxigen și celulele de combustibil cu oxid solid.

YSZ se mândrește cu o rezistență superioară la uzură, ceea ce îl face ideal pentru componentele care se găsesc în medii dificile, cum ar fi turbinele cu gaz sau motoarele cu reacție. Acesta poate rezista expunerii continue la condiții abrazive fără degradare, în comparație cu zirconiul stabilizat cu calciu sau magneziu, care necesită praguri de temperatură mai ridicate pentru a rămâne stabil.

YSZ poate rezista la schimbări rapide de temperatură, ceea ce îl face potrivit pentru materiale aerospațiale și senzori auto care monitorizează parametrii motorului și de evacuare. În plus, rezistența sa la șocurile termice o depășește pe cea a CSZ și MSZ, care au praguri de temperatură mai scăzute pentru stabilitate. Prin urmare, acest material este adesea ales ca material de bază pentru acoperiri de barieră termică utilizate pe motoarele cu reacție și turbinele cu gaz.

Rezistență la temperaturi ridicate

Zirconiul stabilizat poate rezista la temperaturi ridicate, ceea ce îl face potrivit pentru aplicații în industria aerospațială și în producția de energie. În plus, zirconiul stabilizat cu Yttria poate fi utilizat și în senzorii de oxigen și în celulele de combustibil cu oxid solid (SOFC sau SOEC).

Adăugarea de oxid de ytriu la zirconiul stabilizat îi permite acestuia să își păstreze structura cubică chiar și la temperatura camerei, eliminând transformările de fază care, în caz contrar, ar putea duce la fisurare atunci când au loc cicluri operaționale. Această caracteristică face din oxidul de ytriu un adaos neprețuit pentru crearea componentelor la temperaturi ridicate necesare motoarelor cu reacție care trebuie să rămână intacte pentru a rezista condițiilor de mediu dure.

Fabricarea zirconiei stabilizate ridică unele probleme de mediu; producția sa implică sinterizarea la temperaturi ridicate și utilizarea unor agenți stabilizatori potențial toxici. În plus, zirconia nu se biodegradează, astfel încât eliminarea în condiții de siguranță trebuie gestionată în mod corespunzător - cu toate acestea, acest lucru se poate dovedi dificil din cauza spațiului limitat de depozitare a deșeurilor și a riscurilor potențiale de contaminare a solului/apei.

Biocompatibilitate

Zirconiul stabilizat cu ytriu (YSZ) este o ceramică avansată care conține oxid de zirconiu cu oxid de ytriu ca agent stabilizator, evitând astfel transformarea sa din formațiune tetragonală în monoclinică care are loc fără stabilizare, crescând semnificativ conductivitatea ionică, stabilitatea termică, rezistența, duritatea și durabilitatea.

Rezistența, tenacitatea și duritatea superioare ale YSZ îl fac ideal pentru aplicații care necesită o rezistență ridicată la stres. În plus, rezistența sa la fractură și conductivitatea ionică ridicată contribuie la durabilitatea sa în medii abrazive dure, care adesea deteriorează alte materiale.

Stabilitatea termică a YSZ îl face o alegere excelentă pentru utilizarea în pilele de combustie cu oxid solid (SOFC) și baterii, unde ionii de oxigen circulă ușor la temperaturi ridicate, îmbunătățind eficiența și prelungind durata de viață a acestor sisteme energetice.

Greutate redusă

Materialele din zirconiu stabilizat oferă performanțe avansate în toate industriile, de la industria aerospațială la dispozitivele medicale. Acest lucru se datorează combinației lor speciale de calități - stabilitate la temperaturi ridicate, conductivitate selectivă a ionilor de oxigen și goluri de oxigen la suprafață - ceea ce face ca aceste materiale să fie deosebit de avantajoase.

Zirconiul stabilizat cu oxid de ittriu (YSZ) oferă cel mai ridicat raport rezistență/duritate datorită mecanismului său de întărire prin transformare, ceea ce îl face potrivit pentru aplicații precum unelte de tăiere industriale și implanturi dentare. În același timp, zirconiile stabilizate cu calciu și magneziu (CSZ și MSZ) oferă un echilibru între proprietățile de rezistență și duritate, ideal pentru ceramică structurală și materiale refractare.

Oamenii de știință pot utiliza proprietățile versatile ale YSZ pentru a-i adapta proprietățile pentru aplicații specifice. De exemplu, YSZ tetragonal oferă proprietăți electrice superioare, necesare pentru dispozitivele cu senzori de oxigen și pentru celulele de combustibil cu oxid solid (SOFC). În plus, punctul său de topire ridicat contribuie la asigurarea performanței sale continue la temperaturi de funcționare. În plus, se depun eforturi pentru a dezvolta metode de producție mai ecologice, astfel încât produsele din zirconiu să poată fi fabricate eficient, minimizând consumul de energie și atenuând amprenta lor asupra mediului în timpul producției.