एक ऐसे पदार्थ की कल्पना करें जो स्टील की मजबूती को सिरेमिक के संक्षारण प्रतिरोध के साथ जोड़ता है, जबकि असाधारण फ्रैक्चर टफनेस को बनाए रखता है। यह उल्लेखनीय संयोजन इंजीनियरिंग सामग्री की पारंपरिक समझ को चुनौती देता है। CeramaZirc™ ज़िरकोनिया सिरेमिक इस अभूतपूर्व प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है, जो कई औद्योगिक अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड (ZrO₂) सिरेमिक, जिसे अक्सर "सिरेमिक स्टील" कहा जाता है, उच्च कठोरता, पहनने के प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध को विशिष्ट रूप से जोड़ता है। सबसे उल्लेखनीय रूप से, इसमें सिरेमिक सामग्री में सबसे अधिक फ्रैक्चर टफनेस मानों में से एक है। बाजार विभिन्न ज़िरकोनिया ग्रेड प्रदान करता है, जिसमें येट्रिया-स्थिर ज़िरकोनिया (Y-PSZ) और मैग्नेशिया-स्थिर ज़िरकोनिया (Mg-PSZ) सबसे आम हैं। दोनों उत्कृष्ट गुण प्रदर्शित करते हैं, हालांकि विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए परिचालन स्थितियों और डिजाइन आवश्यकताओं के आधार पर सावधानीपूर्वक ग्रेड चयन की आवश्यकता होती है। ज़िरकोनिया का उच्च तापीय विस्तार और असाधारण दरार प्रतिरोध इसे स्टील जैसे धातुओं के साथ जुड़ने के लिए आदर्श बनाता है।
CeramaZirc™ ज़िरकोनिया कई उद्योगों में महत्वपूर्ण कार्य करता है, जिनमें शामिल हैं:
CeramaZirc™ ज़िरकोनिया विभिन्न विनिर्माण प्रक्रियाओं को नियोजित करता है, प्रत्येक विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए तैयार किए गए थोड़े अलग गुणों वाली सामग्री का उत्पादन करता है। प्राथमिक ग्रेड में शामिल हैं:
यह उन्नत ज़िरकोनिया सिरेमिक कंपोजिट आंशिक रूप से स्थिर ज़िरकोनिया को बेहतर क्रिस्टल संरचना के साथ जोड़ता है। यह विशेष रूप से यांत्रिक प्रभाव, कंपन या झटके से जुड़े अनुप्रयोगों में झुकने की ताकत, कठोरता और फ्रैक्चर टफनेस के बीच इष्टतम संतुलन प्राप्त करता है।
यह सबसे नया, सबसे मजबूत कंपोजिट आंशिक रूप से स्थिर ज़िरकोनिया को बेहतर क्रिस्टल संरचना के साथ जोड़ता है, जो बेहतर ताकत और विश्वसनीयता के लिए हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP) के माध्यम से घनीभूत होता है।
उच्च शुद्धता वाला 3 मोल% येट्रिया-स्थिर ज़िरकोनिया (3YSZ) परिष्कृत अनाज संरचना की सुविधा देता है जो बेहतर यांत्रिक प्रदर्शन सुनिश्चित करता है। समान अनाज आकार वितरण बेहतर आइसोट्रोपिक गुण प्रदान करता है।
अति सूक्ष्म अनाज संरचना के साथ उच्चतम शुद्धता वाला 3 मोल% येट्रिया-स्थिर ज़िरकोनिया (3YSZ) असाधारण प्रदर्शन प्रदान करता है। HIP संघनन उत्कृष्ट विश्वसनीयता के लिए पूर्ण सैद्धांतिक घनत्व प्राप्त करता है।
| संपत्ति | इकाई | अल्ट्रा टफ | अल्ट्रा टफ HIP | 3YZ | नैनो HIP |
|---|---|---|---|---|---|
| रचना | - | सेरिया-स्थिर | सेरिया-स्थिर | येट्रिया-स्थिर | येट्रिया-स्थिर |
| रंग | - | ग्रे | भूरा/नारंगी | आइवरी | ग्रे |
| संपत्ति | इकाई | अल्ट्रा टफ | अल्ट्रा टफ HIP | 3YZ | नैनो HIP |
|---|---|---|---|---|---|
| घनत्व | g/cm³ | 5.7 | 5.7 | 6.05 | 6.07 |
| यंग का मापांक | GPa | 200 | 200 | 200 | 200 |
| फ्रैक्चर टफनेस K IC | MPa·m 1/2 | 17 | 17 | 8 | 8 |
| संपीड़न शक्ति | MPa | 2000 | 2000 | 2000 | 2100 |
| झुकने की ताकत | MPa | 1000 | 1000 | 1200 | 1400 |
ज़िरकोनिया को हरे, बिस्क या पूरी तरह से घने राज्यों में मशीनीकृत किया जा सकता है। जबकि प्री-सिंटर्ड स्थितियों में आकार देना अपेक्षाकृत आसान है, पूर्ण संघनन के लिए आवश्यक उच्च तापमान सिंटरिंग प्रक्रिया लगभग 20% संकोचन का कारण बनती है। यह प्री-सिंटर्ड मशीनिंग में तंग सहनशीलता को बनाए रखना असंभव बनाता है।
सटीक सहनशीलता प्राप्त करने के लिए पूरी तरह से सिंटर्ड सामग्री की हीरे के उपकरण मशीनिंग/ग्राइंडिंग की आवश्यकता होती है। यह प्रक्रिया वांछित आकार में सामग्री को पहनने के लिए सटीक हीरे-लेपित उपकरणों का उपयोग करती है, हालांकि ज़िरकोनिया की अंतर्निहित कठोरता इसे समय लेने वाली और महंगी बनाती है।
जबकि Y-PSZ मांग वाले यांत्रिक अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट प्रदर्शन करता है, यह अनाज की सीमा फिसलने के कारण बहुत उच्च तापमान उपयोगों के लिए उपयुक्त नहीं हो सकता है। लंबे समय तक उच्च तापमान के संपर्क में रहने से मजबूत टेट्रागोनल से कमजोर मोनोक्लिनिक चरण में परिवर्तन हो सकता है। इसी तरह, गर्म नम वातावरण हाइड्रोथर्मल एजिंग के माध्यम से प्रदर्शन को खराब कर सकता है। इसलिए, YSZ शुष्क, मध्यम तापमान की स्थिति में सबसे अच्छा प्रदर्शन करता है।
M-PSZ चरण प्रवास के बिना बेहतर तापमान और नमी प्रतिरोध प्रदान करता है, जहां YSZ प्रदर्शन में गिरावट आएगी, वहां ताकत बनाए रखता है।
जबकि ज़िरकोनिया ऑक्साइड सिरेमिक में सबसे अधिक फ्रैक्चर टफनेस का दावा करता है, एल्यूमिना उत्कृष्ट कठोरता और तापीय स्थिरता के साथ लागत प्रभावी समाधान प्रदान करता है। ज़िरकोनिया-टफेंड एल्यूमिना (ZTA) कंपोजिट दोनों सामग्रियों के लाभकारी गुणों को जोड़ते हैं, एल्यूमिना की कठोरता को बनाए रखते हैं जबकि ज़िरकोनिया की बेहतर टफनेस और ताकत प्राप्त करते हैं।
