Zirkonia Keramik - Definition, Vorteile, Eigenschaften und Anwendungen

2025,11,01

Was ist Zirkoniumoxid

Zirkoniumoxid (ZRO2), auch als Zirkonia bekannt, ist eines der am häufigsten untersuchten und verwendeten fortschrittlichen Keramikmaterialien. Im Vergleich zu anderen technischen Keramikmaterialien ist das herausragendste Merkmal von Zirkoniumoxid die extrem hohe Frakturbeschwerde, die es hervorhebt, Super -Verschleiß- und Schlagwiderstand zu haben, so dass es auch "Keramikstahl" bezeichnet wird.

Niedrige thermische Leitfähigkeit ist eine weitere unerreichte Eigenschaft der Zirkoniakeramik, die auf die große Anzahl mikroskopischer Poren und Kristallstruktur zurückzuführen ist. Diese besondere Keramikkristallinstruktur verleiht Zirkonia einen hervorragenden thermischen Isolierungseffekt.

Die Struktur von Zirkoniumoxid (ZRO2)

Zirkoniumoxidkeramik haben drei verschiedene Phasen aufgrund von Temperaturänderungen, dh:

※ Von Raumtemperatur bis 1170 ℃ handelt es sich um eine monoklinische (M-ZRO2) -Phase;

※ Zwischen 1170 ℃ und 2370 ℃ wird es in eine tetragonale (t-zro2) -Phase umgewandelt;

※ Wenn die Temperatur 2370 ℃ überschreitet, wird sie in eine kubische (C-ZRO2) -Phase umgewandelt.

Die drei Phasen der Keramikzirkonie können bei unterschiedlichen Temperaturen ineinander transformiert werden. Die gleichen Zirkonia -Keramikteile mit unterschiedlichen Phasen haben verschiedene Größen, Volumina sowie mechanische und chemische Eigenschaften.

Andere Vorteile von Zirkonia (ZRO2)

※ hohe Festigkeit: Die Druckfestigkeit kann über 1000 MPa über das 5 -fache von Stahl erreichen.

※ Hochtemperaturwiderstand: Die Servicetemperatur von Zirkonia kann bis zu 1000 ℃ betragen

※ hohe Dichte: Es ist ein hochdes Keramikmaterial, die Dichte beträgt bis zu 6,1 g/cm3

※ Hohe Härte: Die MOHS von Zirkoniumoxid -Keramikhärte beträgt bis zu 8,5, ähnlich wie Saphir

※ Korrosionsbeständigkeit: ZRO2 reagiert nicht mit den meisten Säuren, Alkalien, Salzen und anderen Chemikalien

※ Resistente Rissausbreitung: Es ist die wahre Ursache dafür, warum Zirkonia ZRO2 -Keramik hervorragende Frakturzähigkeit aufweist.

※ Selbstglagen: Zirkoniumoxidkeramik hat einen viel geringeren Reibungskoeffizienten; Es ist nur eine halbe Alumina -Keramik

※ Mehr feine Oberfläche: Die viel höhere Dichte und hohe Kompaktheit von Zirkoniumoxid macht die Textur des Keramikkörpers fein

※ gegen geschmolzenes Metall resistent: ZRO2 -Keramik wird nicht leicht durch flüssiges Metall benetzt, sodass es stark gegen Korrosion in geschmolzenem Metall resistent ist.

※ Elektrische Isolierung: ZRO2 -Keramik hat einen hohen Widerstand bei Raumtemperatur und kann als Keramikisolator verwendet werden. Wenn die Betriebstemperatur jedoch 650 ° C überschreitet, wird sie zum elektrischen Leiter.

Arten von Zirkonia -Materialien

Dotiert mit verschiedenen Stabilisatoren haben einen signifikanten Einfluss auf Zirkonia -Materialien. Nach den Hauptkategorien von Stabilisatoren können Zirkoniakeramik in drei Arten unterteilt werden:

1. Yttria stabilisierte Zirkonia: (YSZ)

Zirkoniumoxid (ZRO2) -Material, das durch Zugabe von 3 Mol Yttrium -Dioxid hergestellt wurde, die Yttria teilweise stabilisierte Zirkonia namens Yttria. YSZ-Zirkonia zeigt bei Raumtemperatur eine stabile tetragonale Kristallstruktur und weist hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Hochtemperaturwiderstand, gute Biokompatibilität, Verschleißfestigkeit und gute ionische Leitfähigkeit auf. Mit dem Anstieg des Y2O3 -Gehalts kann die stabilisierte Zirkoniakeramik von der tetragonalen Phase (teilweise stabilisiert) in die kubische Phase transformiert werden, dh vollständig stabilisierte Zirkonia (FSZ)

2. Magnesiumstabilisierte Zirkonia (MSZ)

Das Zugabe einer geeigneten Menge an Magnesiumoxid zu Zirkoniumoxid kann seine Leistung einstellen. Magnesium-stabilisierte Zirkonia weist eine gute mechanische Festigkeit, thermische Stabilität und chemische Stabilität auf.

3.. Cerium-stabilisierte Zirkonia (CSZ)

Diese hartnäckige Keramik wird durch Verwendung von Ceriumoxid als Stabilisator hergestellt, das gleichmäßig in Zirkonia mit einem molekularen Gehalt von 8% bis 16% dotiert wird.

Eigentum	Einheit	3Y-TZP	MSZ	CE-TZP
Dielektrische Stärke	AC - KV/mm	11.7	9.4	9.8
Dielektrizitätskonstante bei 1 MHz	(E)	29	28	29.2
Dielektrischer Verlust bei 1 MHz	---	0,001	0,0018	- -
Volumenwiderstand, 25 ℃	Ohm. cm	1*10 ¹³	1*10 ¹³	1*10 ¹³
Volumenwiderstand, 500 ℃		1*10 ⁷	1*10 ⁷	1*10 ⁷
Volumenwiderstand, 1000 ℃		＜ 1*10 ³	＜ 1*10 ³	＜ 1*10 ³

Anwendungen der Zirkoniakeramik

1. Typische Anwendungen von YSZ Zirkonia

YSZ -Zirkonia ist die am häufigsten verwendete Zirkonia -Kategorien. Die Anwendungen umfassen:

※ Keramik -Verschleißteile

※ Zirkoniakugelventile und Sitze

※ Pumpdichtungen und Wellenlager

※ Festoxid -Brennstoffzelle (SOFC)

※ Präzision zro2 Keramikdüsen

※ Keramik -Schneidwerkzeuge und Klingen

※ Sauerstoffsensor, Stickoxidsensor

※ Keramikwalzen und -anleitungen zur Drahtformung

※ Keramikfaden- und Garnführer für Textilmaschinen

※ funktionelle Keramik und strukturelle Keramikkomponenten

2. Typische Anwendungen von MSZ Zirkonia

※ Optisches Kommunikationsgerät: Keramikärmel, Keramikkapillare, Keramikhalter

※ Biomedizinische Wissenschaft: Reparaturmaterialien der Knochengewebe, Biosensoren, Bruchunternehmen und Drogenträger

3. Typische Anwendungen von CSZ -Zirkonia

※ Schleifmedium: Geeignet zum Mahlen aller Arten von Materialien mit hoher Viskosität

Letzte Gedanken

Dank seiner hervorragenden mechanischen und thermischen Eigenschaften, der chemischen Trägheit und der Stabilität der Hochtemperatur wird der Einsatz der Zirkonia-Keramik weiter vertieft und erweitert mit der Innovation von Wissenschaft und Technologie und der kontinuierlichen Verbesserung der Produktionsprozesse, der in Richtung höherer Leistung, mehr Diversifizierte Funktionen und niedrige Kosten des fortschrittlichen Keramikmaterials.

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Autor:

Mr. Andy Chen

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