氧化锆陶瓷的性能特点与行业应用

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氧化锆陶瓷是什么?

氧化锆或二氧化锆(ZrO2)是锆的结晶氧化物。它的颜色为白色或黑色,自然最常见于单斜晶体结构。氧化锆是研究最频繁的材料之一。

氧化锆是一种陶瓷材料,它具有许多先进的机械性能,使其主要适用于各种医疗器械,但也适用于需要用氧化锆制造的零件和产品的不同行业。

氧化锆是否是陶瓷的问题出现了,因为它的结构中包含金属原子,类似于其他类型的陶瓷材料。这使得氧化锆能够将金属的高先天强度与陶瓷的生物相容性相结合

常见可用等级的氧化锆

氧化钇部分稳定氧化锆(Y-PSZ)

氧化钇部分稳定氧化锆(Y-PSZ)掺杂了氧化钇(Y2O3)作为稳定剂,它可以增强内部晶粒结构,并通过将材料从单斜晶转变为四方晶相来增强材料的强度。它是一种细晶粒材料,在所有陶瓷材料中具有最高的抗弯强度。它具有非常高的抗冲击性和耐磨性,同时提供低导热性,通常使其成为替代金属的合适材料。添加氧化钇(Yttria)使材料能够进行转变增韧,这是高韧性的原因。当材料受到应力时,晶体结构从四方相转变为单斜相变得更有活力,从而导致高度局部化的体积增加3%–5%。体积的增加使裂缝受到压缩,从而降低了其生长和传播到更多裂缝的能力。这一特性解释了材料对应力疲劳的低敏感性和高抗弯强度。

致好陶瓷氧化锆陶瓷环

氧化镁部分稳定氧化锆(MSZ)

用氧化镁(MgO)掺杂氧化锆也会导致内部基体受压,然而,这种结构是立方的。M-PSZ具有更好的耐温、耐湿性能,因为它不受相迁移的影响。即使在YSZ机械性能开始恶化的潮湿高温环境中,M-PSZ也能保持其强度。

致好陶瓷镁部分稳定氧化锆陶瓷

氧化锆陶瓷的性能特点

高密度——高达6.1g/cm^3;

高抗弯强度和硬度;

优异的断裂韧性——抗冲击;

最高使用温度高;

耐磨;

良好的摩擦性能;

电绝缘体;

低导热率-大约。10%氧化铝;

耐酸碱腐蚀;

类似于钢的弹性模量;

与铁相似的热膨胀系数。

氧化锆陶瓷的行业应用

线材成型/拉丝模具;

热处理工艺中的绝缘环;

高磨损环境中的精密轴和车轴;

炉工艺管;

耐磨垫;

热电偶保护管;

喷砂喷嘴;

耐火材料;

挤压模具;

衬套和盖帽;

窑具坩埚;

光纤套管和套管;

刀和刀片;

燃料电池零件;

轴承和滚子;

焊嘴和销钉;

激光零件;

气体点火器;

陶瓷导向器;

氧传感器;

医疗和外科组件;

机械密封;

泵、活塞和衬里。

氧化锆陶瓷加工

氧化锆陶瓷在生坯或饼干形式时,它可以相对容易地加工成复杂的几何形状。然而,使材料完全致密化所需的烧结过程会导致主体收缩约20%。这种收缩意味着在加工预烧结时不可能保持非常严格的公差。

为了达到非常严格的公差,必须使用金刚石工具对完全烧结的材料进行加工/研磨。在这个过程中,使用非常精确的金刚石涂层工具/砂轮磨掉材料,直到形成所需的形状。由于材料固有的韧性和硬度,这可能是一个耗时且昂贵的过程。

氧化锆陶瓷结构件

致好陶瓷氧化锆陶瓷结构件

氧化锆陶瓷除了具有高强度、硬度、耐高温、耐酸碱腐蚀和高化学稳定性的条件外,同时具有抗划伤性和耐磨、无信号屏蔽、散热性能优异等特点,同时可加工,外观好,适合批量生产加工成各种复杂几何形状的陶瓷结构件。



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