Pokročilý ytriou stabilizovaný oxid zirkoničitý pre vysokoteplotné aplikácie

Ytriom stabilizovaný zirkón odoláva vysokým teplotám bez toho, aby bol ohrozený kyselinami alebo chemikáliami, čím poskytuje spoľahlivú ochranu.

Yttriou stabilizovaný zirkón (YSZ) sa môže pochváliť jedinečnými vlastnosťami, ktoré z neho robia základný materiál v rôznych špičkových aplikáciách. Jedinečné vlastnosti YSZ, ktorý sa vyrába zmiešaním oxidu ytriového s oxidom zirkoničitým pri izbovej teplote za vzniku kubických kryštálových štruktúr, ho robia nepostrádateľným.

Valce z oxidu zirkoničitého

Fyzikálna pevnosť robí z ytriom stabilizovaného zirkónu ideálny materiál na použitie vo výmurovkách pecí a izolačných rohožiach, pretože mu umožňuje odolávať vysokým teplotám bez toho, aby došlo k degradácii štruktúry alebo integrity. To z neho robí vynikajúcu voľbu materiálu.

Ytriou stabilizovaný zirkón dokáže viesť ióny kyslíka pri zvýšených teplotách prostredníctvom svojich valencií Zr4+ a Y3+, čo z neho robí nenahraditeľnú súčasť palivových článkov na báze tuhých oxidov, ktoré produkujú čistú energiu s nižšími emisiami. Okrem toho jeho vynikajúca elektrická vodivosť umožňuje výrobcom automobilov používať ľahšie súčasti motorov, ktoré zlepšujú palivovú účinnosť a zároveň zvyšujú výkon pri súčasnom znížení celkovej hmotnosti vozidla.

ZYF (Yttriou stabilizovaná plsť zo zirkónových vlákien) môže byť vákuovo tvarovaná do pevných tvarov na použitie ako separátory, obaly, úchytky alebo tesnenia počas procesov rastu kryštálov podľa Czochralského a získavania drahých kovov. Okrem toho je vďaka svojim vlastnostiam vhodná na aplikácie vyžadujúce vysokú teplotnú stabilitu a chemickú inertnosť, ako sú napríklad vysokoenergetické batérie, tepelné bariérové povlaky alebo metalurgické spracovanie supersliatin alebo materiálov vzácnych zemín.

Plsti z oxidu zirkoničitého

RS-ZFELT je mechanicky prepojená netkaná textília zložená z ytriou stabilizovaných zirkónových vlákien s priemerom 4-6 mikrónov, ktoré sú navzájom tkané bez spojiva. Vyznačuje sa vysokou pevnosťou, húževnatosťou, chemickou stabilitou, odolnosťou voči alkalickým parám, soliam a horúcim roztokom bez toho, aby s nimi negatívne reagovala, odoláva oxidačným/redukčným prostrediam až do prostredia s teplotou 2000 stupňov C a zároveň ponúka vynikajúce tepelnoizolačné vlastnosti až do tohto teplotného rozsahu.

Vláknitý materiál, ako je tento vláknitý materiál, je ideálnou voľbou pre Czochralského metódu rastu kryštálov, izoláciu platinových a irídiových téglikov, materiály na regeneráciu kondenzátov drahých kovov, ochranné obaly pre vysokoenergetické separátory a žiaruvzdorné obloženia, ochranné obaly vysokoenergetických separátorov alebo dokonca ochranné obaly pre vysokoenergetické separátory s obsahom ytria až do 30% ako ochranné obalové materiály a požiadavky na žiaruvzdornosť obloženia vysokoenergetických separátorov pre bezpečný rast kryštálov.

Čistý zirkón existuje pri izbovej teplote ako monoklinická fáza a pri prudkých teplotných výkyvoch môže dôjsť k neočakávanému fázovému prechodu, ktorý narúša vlastnosti a výkon keramických materiálov. Na zmiernenie tejto morfologickej nestability sa využíva stabilizácia ytriom, ktorá umožňuje vznik kubickej fázy zirkónia a eliminuje túto nestabilitu; ukázalo sa tiež, že dopovanie y dopom obmedzuje rast zŕn pri zvýšených teplotách.

Vlákna oxidu zirkoničitého

Sypké vlákna ZYBF sú žiaruvzdorné materiály, ktoré sa dajú formovať do pevných tvarov pomocou vákuových tvárniacich strojov a potom integrovať do keramických telies a povlakov. Ich extrémne vysoký pomer pevnosti a húževnatosti dobre odoláva poškodeniu nárazom, vďaka čomu sú vhodné na použitie ako vodiace drôty pri montáži a výrobe, aby sa predišlo zaseknutiu alebo zamotaniu, pričom vďaka svetlej farbe je možné jemné kovové materiály ľahšie identifikovať ako kedykoľvek predtým. Okrem toho nízka úroveň trenia znižuje mieru zmetkovitosti.

Pridanie ytria do zdrojov oxidu zirkónia môže zvýšiť stabilitu tetragonálnej fázy pri vyšších teplotách a zároveň zmeniť syntetické mechanizmy a spomaliť rast zŕn, ale úplne nezabráni vzniku hrčkov a spekaniu pri výpale pri 1400 stupňoch C v dôsledku prechodu z tetragonálnej fázy do kubickej a zmien transportu hmoty; dopovanie ytriom síce bráni vzniku hrčkov, ale nezabráni mu úplne, ale výrazne znižuje tvorbu malých zŕn v konečnom produkte.

Štrukturálne materiály z oxidu zirkoničitého

Yttriou stabilizovaný zirkón (YSZ) je výnimočný keramický materiál s výnimočnými vlastnosťami. Vďaka svojej tepelnej stabilite a schopnosti odolávať vysokým teplotám bez toho, aby došlo k výrazným zmenám chemickej štruktúry, sa YSZ často vyberá pre aplikácie, ako sú výmurovky pecí a žiaruvzdorné materiály.

Na rozdiel od oxidu hlinitého, ktorý sa môže poškodiť pri kontakte s kyselinami alebo chemikáliami, ako sú rozpúšťadlá, zirkón stabilizovaný ytriou zostáva nepoškodený kontaktom s kyselinami alebo chemikáliami a časom nedegraduje - je preto ideálny na povlaky používané na častiach strojov, ktoré sú náchylné na opotrebovanie spôsobené kontaminantmi spôsobujúcimi koróziu.

Materiál YSZ sa môže pochváliť aj vynikajúcou iónovou vodivosťou, ktorá umožňuje voľný pohyb iónov kyslíka cez jeho kryštálovú štruktúru pri vysokých teplotách, vďaka čomu je ideálny pre aplikácie, ako sú kyslíkové senzory a palivové články na báze tuhých oxidov. Je dostupný vo forme sférického prášku, ktorý možno vákuovo formovať do pevných tvarov alebo presne obrábať v rámci prísnych tolerancií pre presné strojové spracovanie; jeho rozmery zostávajú stabilné až do 1 650 °C bez potreby organických spojív na stabilizáciu.