Ceramazirc Цирконий продвигает керамическую промышленность для различных применений

Представьте себе материал, сочетающий прочность стали с коррозионной стойкостью керамики, сохраняя при этом исключительную ударную вязкость. Это замечательное сочетание бросает вызов общепринятому пониманию инженерных материалов. Керамика CeramaZirc™ из диоксида циркония представляет собой этот новаторский прорыв, играющий решающую роль в многочисленных промышленных применениях.

Керамика из диоксида циркония (ZrO₂), часто называемая «керамической сталью», уникальным образом сочетает в себе высокую твердость, износостойкость и коррозионную стойкость. Наиболее примечательно, что она обладает одним из самых высоких значений ударной вязкости среди керамических материалов. На рынке предлагаются различные марки диоксида циркония, наиболее распространенными из которых являются стабилизированный иттрием диоксид циркония (Y-PSZ) и стабилизированный магнием диоксид циркония (Mg-PSZ). Оба демонстрируют отличные свойства, хотя для конкретных применений требуется тщательный выбор марки в зависимости от условий эксплуатации и требований к конструкции. Высокое тепловое расширение и исключительная трещиностойкость диоксида циркония делают его идеальным для соединения с металлами, такими как сталь.

• Высокая термостойкость: Выдерживает температуры до 1000°C, а некоторые марки - до 1500°C
• Низкая теплопроводность: Минимизирует теплопередачу, повышая энергоэффективность
• Химическая инертность: Сохраняет стабильность в различных химических средах
• Стойкость к коррозии расплавленным металлом: Исключительно хорошо работает даже в условиях высоких температур расплавленного металла
• Высокая износостойкость: Продлевает срок службы компонентов, снижая затраты на техническое обслуживание
• Исключительная ударная вязкость: Сопротивляется распространению трещин, повышая надежность и безопасность
• Превосходная твердость: Предотвращает появление царапин и износ, сохраняя точность размеров

CeramaZirc™ из диоксида циркония выполняет критические функции в нескольких отраслях промышленности, включая:

• Оборудование высокого давления: Производство шаровых клапанов и седел, обеспечивающих надежное уплотнение при экстремальном давлении
• Высокоплотные шлифовальные среды: Облегчает прецизионное шлифование различных материалов
• Формование металла: Производство роликов и направляющих, повышающих точность формования
• Направляющие для проволоки: Минимизирует трение и износ при обработке проволоки
• Матрицы для экструзии металла: Обеспечивает эффективное производство металлических профилей
• Клапаны для глубоких скважин: Обеспечивает надежную работу в суровых условиях
• Матрицы для уплотнения порошка: Повышает плотность и прочность продукта
• Уплотнения и подшипники насосов: Повышает эффективность и долговечность насосов
• Высокотемпературные компоненты печей: Сохраняет стабильность при экстремальных температурах

CeramaZirc™ из диоксида циркония использует различные производственные процессы, каждый из которых производит материалы с несколько разными свойствами, адаптированными к конкретным применениям. Основные марки включают:

• CeramaZirc™ Ultra Tough из диоксида циркония
• CeramaZirc™ Ultra Tough HIP из диоксида циркония
• CeramaZirc™ 3YZ из диоксида циркония
• CeramaZirc™ Nano HIP из диоксида циркония

Этот усовершенствованный керамический композит из диоксида циркония сочетает в себе частично стабилизированный диоксид циркония с улучшенной кристаллической структурой. Он обеспечивает оптимальный баланс между прочностью при изгибе, твердостью и ударной вязкостью, особенно превосходя в областях применения, связанных с механическим воздействием, вибрацией или ударами.

• Максимальная рабочая температура: 1500°C
• Полностью плотное спекание создает безпорную структуру
• Исключительная ударная вязкость и ударопрочность
• Уникальная микроструктура обеспечивает упрочнение за счет отклонения трещин
• Повышенная устойчивость к гидротермальному старению за счет стабилизации оксидом церия

• Шаровые клапаны и седла высокого давления
• Компоненты насосов сверхвысокого давления
• Устройства управления потоком для гомогенизаторов высокого давления
• Клапаны и седла для глубоких скважин
• Ролики и направляющие для формования металла

Этот новейший, самый прочный композит сочетает в себе частично стабилизированный диоксид циркония с улучшенной кристаллической структурой, уплотненный методом горячего изостатического прессования (HIP) для обеспечения превосходной прочности и надежности.

• Обработка HIP устраняет внутреннюю пористость
• Оптимальный баланс механических свойств
• Исключительная ударная вязкость и ударопрочность
• Механизм упрочнения за счет отклонения трещин
• Улучшенная устойчивость к гидротермальному старению

Высокочистый диоксид циркония, стабилизированный 3 моль% иттрия (3YSZ), имеет улучшенную структуру зерен, обеспечивающую превосходные механические характеристики. Равномерное распределение размера зерен обеспечивает лучшие изотропные свойства.

Диоксид циркония, стабилизированный 3 моль% иттрия (3YSZ) высочайшей чистоты с ультратонкой структурой зерен обеспечивает исключительные характеристики. Уплотнение HIP обеспечивает полную теоретическую плотность для выдающейся надежности.

Диоксид циркония может обрабатываться в зеленом, бисквитном или полностью плотном состоянии. Хотя в предварительно спеченном состоянии его относительно легко формовать, процесс высокотемпературного спекания, необходимый для полного уплотнения, вызывает усадку примерно на 20%. Это делает невозможным поддержание жестких допусков при обработке в предварительно спеченном состоянии.

Достижение точных допусков требует алмазной обработки/шлифовки полностью спеченного материала. Этот процесс использует прецизионные инструменты с алмазным покрытием для истирания материала до желаемых форм, хотя присущая диоксиду циркония прочность делает этот процесс трудоемким и дорогостоящим.

В то время как Y-PSZ превосходит в сложных механических применениях, он может не подходить для использования при очень высоких температурах из-за скольжения границ зерен. Длительное воздействие высоких температур может вызвать переход от прочной тетрагональной фазы к более слабой моноклинной фазе. Аналогичным образом, теплые влажные условия могут ухудшить характеристики из-за гидротермального старения. Поэтому YSZ лучше всего работает в сухих условиях умеренной температуры.

M-PSZ обеспечивает лучшую устойчивость к температуре и влаге без миграции фаз, сохраняя прочность там, где производительность YSZ снизится.

В то время как диоксид циркония обладает самой высокой ударной вязкостью среди оксидных керамик, оксид алюминия обеспечивает экономичные решения с отличной твердостью и термической стабильностью. Композиты из упрочненного диоксидом циркония оксида алюминия (ZTA) сочетают в себе полезные свойства обоих материалов, сохраняя твердость оксида алюминия, приобретая при этом улучшенную ударную вязкость и прочность диоксида циркония.