탁월한 파괴 인성을 유지하면서 강철의 강도와 세라믹의 내식성을 결합한 소재를 상상해 보십시오. 이 놀라운 조합은 엔지니어링 재료에 대한 기존의 이해에 도전합니다. CeramaZirc™ 지르코니아 세라믹은 수많은 산업 응용 분야에서 중요한 역할을 하는 이러한 획기적인 발전을 보여줍니다.
흔히 "세라믹 스틸"이라고 불리는 이산화지르코늄(ZrO2) 세라믹은 높은 경도, 내마모성 및 내식성을 독특하게 결합합니다. 가장 주목할 만한 점은 세라믹 재료 중에서 파괴인성 값이 가장 높은 것 중 하나입니다. 시장에서는 다양한 지르코니아 등급을 제공하며, 이트리아 안정화 지르코니아(Y-PSZ)와 마그네시아 안정화 지르코니아(Mg-PSZ)가 가장 일반적입니다. 둘 다 뛰어난 특성을 보여 주지만 특정 응용 분야에서는 작동 조건과 설계 요구 사항에 따라 신중한 등급 선택이 필요합니다. 지르코니아는 높은 열팽창성과 탁월한 내균열성으로 인해 강철과 같은 금속과 접합하는 데 이상적입니다.
CeramaZirc™ 지르코니아는 다음을 포함하여 여러 산업 분야에서 중요한 기능을 제공합니다.
CeramaZirc™ 지르코니아는 다양한 제조 공정을 사용하며 각 공정은 특정 응용 분야에 맞게 약간 다른 특성을 지닌 재료를 생산합니다. 기본 등급에는 다음이 포함됩니다.
이 고급 지르코니아 세라믹 복합재는 부분적으로 안정화된 지르코니아와 향상된 결정 구조를 결합합니다. 굴곡 강도, 경도 및 파괴 인성 사이의 최적의 균형을 달성하며 특히 기계적 충격, 진동 또는 충격과 관련된 응용 분야에서 탁월합니다.
이 최신의 가장 견고한 복합재는 부분적으로 안정화된 지르코니아와 향상된 결정 구조를 결합하고 열간 등압 성형(HIP)을 통해 치밀화되어 우수한 강도와 신뢰성을 제공합니다.
고순도 3mol% 이트리아 안정화 지르코니아(3YSZ)는 세련된 입자 구조를 갖추고 있어 우수한 기계적 성능을 보장합니다. 균일한 입자 크기 분포는 더 나은 등방성 특성을 제공합니다.
초미세 입자 구조를 지닌 최고 순도 3몰% 이트리아 안정화 지르코니아(3YSZ)가 탁월한 성능을 제공합니다. HIP 밀도화는 뛰어난 신뢰성을 위해 완전한 이론적 밀도를 달성합니다.
| 재산 | 단위 | 울트라 터프 | 울트라 터프 HIP | 3YZ | 나노 HIP |
|---|---|---|---|---|---|
| 구성 | - | 세리아 안정화 | 세리아 안정화 | 이트리아 안정화 | 이트리아 안정화 |
| 색상 | - | 회색 | 브라운/오렌지 | 상아 | 회색 |
| 재산 | 단위 | 울트라 터프 | 울트라 터프 HIP | 3YZ | 나노 HIP |
|---|---|---|---|---|---|
| 밀도 | g/cm3 | 5.7 | 5.7 | 6.05 | 6.07 |
| 영률 | 평점 | 200 | 200 | 200 | 200 |
| 파괴인성 KIC | MPa·m1/2 | 17 | 17 | 8 | 8 |
| 압축강도 | MPa | 2000 | 2000 | 2000 | 2100 |
| 굴곡강도 | MPa | 1000 | 1000 | 1200 | 1400 |
지르코니아는 녹색, 비스크 또는 완전 밀도 상태로 가공될 수 있습니다. 사전 소결된 상태에서는 성형이 상대적으로 쉽지만 완전 치밀화에 필요한 고온 소결 공정에서는 약 20%의 수축이 발생합니다. 이로 인해 사전 소결 가공에서 엄격한 공차를 유지하는 것이 불가능해졌습니다.
정확한 공차를 달성하려면 완전히 소결된 재료를 다이아몬드 공구로 가공/연삭해야 합니다. 이 공정은 정밀한 다이아몬드 코팅 도구를 사용하여 재료를 원하는 모양으로 착용하지만 지르코니아 고유의 인성으로 인해 시간과 비용이 많이 듭니다.
Y-PSZ는 까다로운 기계 응용 분야에서는 탁월하지만 입자 경계 미끄러짐으로 인해 매우 높은 온도 용도에는 적합하지 않을 수 있습니다. 장기간 고온에 노출되면 강한 정방정계에서 약한 단사정계 상으로 변형될 수 있습니다. 마찬가지로 따뜻하고 습한 환경은 열수 노화로 인해 성능이 저하될 수 있습니다. 따라서 YSZ는 건조하고 적당한 온도 조건에서 최고의 성능을 발휘합니다.
M-PSZ는 상 이동 없이 더 나은 온도 및 습기 저항을 제공하여 YSZ 성능이 저하되는 곳에서도 강도를 유지합니다.
지르코니아는 산화물 세라믹 중 가장 높은 파괴인성을 자랑하는 반면, 알루미나는 우수한 경도와 열 안정성을 갖춘 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다. ZTA(지르코니아 강화 알루미나) 복합재는 두 재료의 유익한 특성을 결합하여 알루미나의 경도를 유지하면서 지르코니아의 향상된 인성과 강도를 얻습니다.
