Napredni itrijski stabilizirani cirkonij za uporabo pri visokih temperaturah

Itrijev stabilizirani cirkonij je odporen na visoke temperature, ne da bi ga ogrozile kisline ali kemikalije, kar zagotavlja zanesljivo zaščito.

Itrijev stabilizirani cirkonij (YSZ) se ponaša z edinstvenimi lastnostmi, zaradi katerih je pomemben material v različnih najsodobnejših aplikacijah. Edinstvene lastnosti YSZ, ki se proizvaja z mešanjem itrijevega oksida in cirkonijevega dioksida pri sobni temperaturi, pri čemer nastanejo kubične kristalne strukture, ga naredijo nepogrešljivega.

Cilindri iz cirkonijevega oksida

Zaradi fizikalne trdnosti je itrijsko stabiliziran cirkonij idealen material za uporabo v oblogah peči in izolacijskih preprogah, saj lahko vzdrži visoke temperature, ne da bi prišlo do poslabšanja strukture ali celovitosti. Zaradi tega je odličen izbor materiala.

Itrijsko stabiliziran cirkonij lahko pri povišanih temperaturah prevaja kisikove ione z valencama Zr4+ in Y3+, zaradi česar je nepogrešljiva sestavina trdno oksidnih gorivnih celic, ki proizvajajo čisto energijo z manjšimi emisijami. Poleg tega njegova odlična električna prevodnost proizvajalcem avtomobilov omogoča uporabo lažjih sestavnih delov motorja, ki izboljšajo izkoristek goriva, hkrati pa povečajo zmogljivost in zmanjšajo skupno težo vozila.

Polst iz vlaknenega filca iz itrijsko stabiliziranega cirkonija (ZYF) se lahko vakuumsko oblikuje v toge oblike za uporabo kot separatorji, ovoji, pritrdišča ali tesnila med procesi rasti kristalov po Czochralskem in pridobivanja plemenitih kovin. Poleg tega je zaradi svojih lastnosti primeren za aplikacije, ki zahtevajo visoko temperaturno stabilnost in kemično inertnost, kot so visokoenergijske baterije, toplotno zaporni premazi ali metalurška obdelava superzlitin ali redkih zemeljskih materialov.

Polsti iz cirkonijevega oksida

RS-ZFELT je mehansko povezana netkana tkanina, sestavljena iz itrijskih stabiliziranih cirkonijevih vlaken premera 4-6 mikronov, stkanih skupaj brez veziva. Ponaša se z visoko trdnostjo, žilavostjo, kemijsko stabilnostjo, odpornostjo na alkalne pare, soli in vroče raztopine, ne da bi z njimi negativno reagiral, odpornostjo na oksidacijska/redukcijska okolja do 2000 stopinj C, hkrati pa ima do tega temperaturnega območja odlične toplotnoizolacijske lastnosti.

Vlaknati material, kot je ta vlaknati material, je idealna izbira za Czochralskijevo metodo rasti kristalov, izolacijo za platinske in iridijeve lončke, materiale za regeneracijo kondenzata za regeneracijo kondenzatov plemenitih kovin, zaščitni ovoj za visokoenergijske separatorje in ognjevarne obloge, zaščitni ovoj za visokoenergijske separatorje ali celo zaščitni ovoj za visokoenergijske separatorje z vsebnostjo itrija do 30% kot zaščitni ovoj in zahteve za ognjevarnost oblog visokoenergijskih separatorjev za varno rast kristalov.

Čisti cirkonij je pri sobni temperaturi monoklinska faza, pri hitrih temperaturnih nihanjih pa lahko pride do nepredvidenega faznega prehoda, ki moti lastnosti in delovanje keramičnih materialov. Za ublažitev te morfološke nestabilnosti se s stabilizacijo itrije omogoči kubična faza cirkonija in odpravi ta nestabilnost; pokazalo se je tudi, da dopiranje z y dop omejuje rast zrn pri povišanih temperaturah.

Vlakna iz cirkonijevega oksida

Vlakna ZYBF v razsutem stanju so ognjevzdržni materiali, ki jih je mogoče oblikovati v toge oblike s stroji za vakuumsko oblikovanje, nato pa vgraditi v keramična telesa in prevleke. Njihovo izjemno visoko razmerje med trdnostjo in trdnostjo dobro prenaša poškodbe zaradi udarcev, zato so primerni za uporabo kot vodila žic med sestavljanjem in proizvodnjo, da se prepreči zatikanje ali zapletanje, zaradi svetle barve pa je kovinske materiale finega preseka lažje prepoznati kot kdaj koli prej. Poleg tega nizka stopnja trenja zmanjšuje število izmetov.

Dodatek itrija virom cirkonijevega oksida lahko poveča stabilnost tetragonalne faze pri višjih temperaturah, hkrati pa spremeni sintezne mehanizme in upočasni rast zrn, vendar ne prepreči v celoti vrzeli in sintranja pri žganju pri 1400 stopinjah Celzija zaradi prehoda iz tetragonalne v kubično fazo in sprememb v transportu mase; dopiranje z itrijem ovira vrzeli, vendar jih ne prepreči v celoti, vendar znatno zmanjša nastajanje majhnih zrn v končnem izdelku.

Strukturni materiali iz cirkonijevega oksida

Itrijev stabilizirani cirkonij (YSZ) je izjemen keramični material z izjemnimi lastnostmi. Zaradi toplotne stabilnosti in sposobnosti prenašanja visokih temperatur brez večjih sprememb kemijske strukture se YSZ pogosto uporablja za aplikacije, kot so obloge peči in ognjevzdržni materiali.

V nasprotju z aluminijevim oksidom, ki se lahko poškoduje ob stiku s kislinami ali kemikalijami, kot so topila, itrijev stabilizirani cirkonij ostane nepoškodovan ob stiku s kislinami ali kemikalijami in se sčasoma ne razgradi - zato je idealen za premaze, ki se uporabljajo na strojnih delih, izpostavljenih obrabi zaradi onesnaževal, ki povzročajo korozijo.

Material YSZ se ponaša tudi z odlično ionsko prevodnostjo, saj omogoča prosto gibanje kisikovih ionov skozi kristalno strukturo pri visokih temperaturah, zato je idealen za aplikacije, kot so kisikovi senzorji in trdnooksidne gorivne celice. Na voljo je kot sferični prah, ki ga je mogoče vakuumsko oblikovati v toge oblike ali natančno obdelati z majhnimi tolerancami za natančno strojno obdelavo; njegove dimenzije ostanejo stabilne do 1650 stopinj C, ne da bi za stabilizacijo potreboval organska veziva.