مواد زیرکونیا یکی از قوی ترین مواد سرامیکی هستند که STC ارائه می دهد. هر زیرکونیای تثبیت شده خواص منحصر به فرد و خاصی را ارائه می دهد که نیازهای کاربردهای شدید موجود در بسیاری از صنایع را برآورده می کند. آنها با ارائه استحکام بسیار بالا، چقرمگی بالا، مقاومت در برابر سایش/سایش، و همچنین مقاومت در برابر خوردگی، در محیط های عملیاتی که پلاستیک، فلزات و سایر مواد سرامیکی نمی توانند مقاومت کنند، عمل می کنند. کاربردهای معمولی شامل اجزای ساختاری، بوشینگ ها، پیستون ها، آستین ها، غلطک ها، راهنماها، عایق ها و موارد دیگر می باشد.

زیرکونیای تثبیت شده منیزیم (MSZ) - منیزیم تثبیت شده؛ برای کاربردهای با دمای بالا؛ در برابر تغییرات فاز در دماهای بالا آسیب پذیر نیست. ریزساختار ناهمگن برای محافظت در برابر لغزش مرز دانه؛ تحول سخت تر شد. چقرمگی شکست بالا
زیرکونیای تثبیت شده ایتریا (YTZP) – ایتریا تثبیت شده؛ ریزساختار ریز دانه عمدتاً فاز چهارضلعی. استحکام و چقرمگی بسیار بالا؛ استفاده از دمای زیر 500 درجه سانتیگراد؛ تبدیل سخت شده برای مقاومت در برابر انتشار ترک. مقاومت شیمیایی برتر؛ مقاومت در برابر سایش عالی
زیرکونیای تثبیت شده سریا (CSZ ) - دمای بالا و همچنین محیط های با pH بالا یا پایین با تثبیت سریا. تحول سخت تر شد. استحکام را در شرایط بخار و فشار حفظ می کند. سریا جاهای خالی ساختار کریستالی را برای جلوگیری از تخریب دمای پایین پر می کند
آلومینا سخت شده زیرکونیا (ZTA) – آلومینا سخت شده زیرکونیا; استحکام 20 تا 30 درصدی بیشتر از آلومینا با هزینه کمتر نسبت به زیرکونیای تثبیت شده دارد. تحول سخت تر شد. چقرمگی، سختی و مقاومت در برابر سایش بالاتر از آلومینا

ویژگی های اصلی

عملکرد خوبی در محیط های خورنده دارد

برنامه های کاربردی معمولی

قطعات سرامیکی ساختاری

هوافضا

پزشکی

بلبرینگ

ابزار تحلیلی

نمودار خواص مواد

		زیرکونیاها
	اموال	روش ASTM	واحدها	MSZ (تثبیت منیزیم)	YTZP 2000 (ایتریا تثبیت شده)	YTZP 4000 (ایتریا تثبیت شده)	CSZ (سریا تثبیت شده)
برقی	قدرت دی الکتریک (ضخامت 0.125 اینچ)	D 149-97A	V/mil	300	240	240	250
	ثابت دی الکتریک 1 مگاهرتز	د 150-98	--	22.7	30	30	30
	ثابت دی الکتریک	د 2520-95	--	29.2	--	--	--
	گیگاهرتز	د 2520-95	--	6.2	--	--	--
	اتلاف دی الکتریک 1 مگاهرتز	د 150-98	--	0.0016	0.001	0.001	0.001
	اتلاف دی الکتریک	د 2520-95	--	0.0018	--	--	--
	گیگاهرتز	د 2520-95	--	6.2	--	--	--
	مقاومت حجمی، 25 درجه سانتیگراد	د 257	اهم - سانتی متر	< 1 X 10 13	< 1 X 10 13	< 1 X 10 13	< 1 X 10 13
	مقاومت حجمی، 300 درجه سانتیگراد	D 1829	اهم - سانتی متر	5 X 10 7	< 1 × 10 10	< 1 × 10 10	< 1 × 10 10
	مقاومت حجمی، 500 درجه سانتیگراد	D 1829	اهم - سانتی متر	1 X 10 7	1 X 10 6	1 × 10 6	1 × 10 6
	مقاومت حجمی، 700 درجه سانتیگراد	D 1829	اهم - سانتی متر	2 X 10 6	5 X 10 3	5 X 10 3	5 X 10 3
حرارتی	CTE 25 - 100 درجه سانتیگراد	ج 372-96	X 10 -6 /C	8.9	6.9	6.9	6.9
	CTE 25 - 300 درجه سانتیگراد	ج 372-96	X 10 -6 /C	9.7	8.1	8.1	8.1
	CTE 25 - 600 درجه سانتیگراد	ج 372-96	X 10 -6 /C	10	10.5	10.5	10.5
	هدایت حرارتی RT	C 408	W/m K	3	2.2	2.2	3.5
	حداکثر دمای استفاده	--	فارنهایت (درجه فارنهایت)	2200	932	932	1000
	--	درجه سانتیگراد (درجه سانتیگراد)	1200	500	500	537
مکانیکی	تراکم	ج 20-97	G/Cc	5.72	6.02	6.07	6.2
	سختی	ویکرز 500 گرم	GPa (kg/mm 2 )	11.7 (1200)	12.5 (1250)	12.5 (1250)	11.7 (1200)
	سختی	--	R45N	78	80	80	78
	چقرمگی شکست	پرتو بریدگی	MPam 1/2	12	10	10	12
	قدرت خمشی (MOR) (3 امتیاز) RT	F417-87	MPa (Psi X 10 3 )	620 (90)	951 (138)	1380 (200)	551 (80)
	استحکام کششی RT	--	MPa (Psi X 10 3 )	310 (45)	550 (80)	690 (100)	337 (49)
	مقاومت فشاری RT	--	MPa (Psi X10 3 )	1862 (270)	2485 (360)	2485 (360)	2000 (290)
	مدول الاستیک	C848	GPa (Psi X 10 6 )	206 (29.8)	210 (30)	210 (30)	200 (29)
	نسبت پواسون	C848	--	0.28	0.3	0.3	0.25
ژنرال	اندازه کریستال (متوسط)	بخش نازک	میکرون	30	1	1	3
	رنگ	--	--	عاج یا زرد	عاج	عاج	زرد
	نفوذپذیری گاز	--	ATM-cc/sec	گاز تنگ <10 -10	گاز تنگ <10 -10	گاز تنگ <10 -10	گاز تنگ <10 -10
	جذب آب	ج 20-97	%	0	0	0	0

توجه: اطلاعات این برگه داده فقط برای راهنمایی طراحی است. STC این داده ها را به عنوان مقادیر مطلق تضمین نمی کند. روش‌های شکل‌دهی و هندسه خاص می‌تواند بر ویژگی‌ها تأثیر بگذارد. تنظیمات جزئی را می توان در برخی از ویژگی ها برای تطبیق با نیازهای خاص مشتری انجام داد. بیشتر مواد متراکم موجود در جدول در برابر فرسایش مکانیکی و حمله شیمیایی مقاوم هستند. STC صلاحیت تست ASTM را برای ترکیبات خاص مطابق با ASTM D2442 انجام داده است. لطفاً برای دریافت مواد مناسب و نتایج آزمایش خاص با کارکنان فنی ما مشورت کنید.

زیرکونیای تثبیت شده منیزیا (MSZ)

زیرکونیاهای مقاوم شده با تغییر شکل، مانند زیرکونیای تثبیت شده با منیزیم، رسوبات کوچکی از فاز تتراگونال دارند که در داخل دانه های فاز مکعبی تشکیل می شوند. این رسوبات از فاز چهارضلعی متا پایدار به فاز مونوکلینیک پایدار تبدیل می‌شوند، زمانی که یک ترک تلاش می‌کند در ماده منتشر شود. این باعث می شود که رسوب منبسط شود و نوک ترک را کند و چقرمگی را افزایش دهد.

MSZ به دلیل تفاوت در تهیه مواد خام می تواند به رنگ عاج یا زرد-نارنجی باشد.

MSZ رنگی عاج خلوص بالاتری دارد و خواص مکانیکی کمی بهتر را ارائه می دهد.

MSZ در دمای بالا (220 درجه سانتیگراد و بالاتر)، محیط های رطوبت بالا نسبت به YTZP پایدارتر است - جایی که YTZP معمولاً تخریب می شود. MSZ دارای رسانایی حرارتی پایین و CTE مشابه چدن برای جلوگیری از عدم تطابق حرارتی در مجموعه های سرامیکی به فلز است. با توجه به تغییر شکل، MSZ نیمه تثبیت شده STC استحکام، چقرمگی، سایش، سایش و مواد مقاوم در برابر خوردگی عالی را برای پاسخگویی به نیازهای خدماتی شدید بسیاری از صنایع فراهم می کند.

ویژگی های اصلی

استحکام مکانیکی بالا

مقاومت در برابر درجه حرارت بالا

مقاومت در برابر سایش بسیار بالا

مقاومت در برابر ضربه بسیار بالا

رسانایی حرارتی بسیار پایین

انبساط حرارتی مناسب برای مجموعه های سرامیکی به فلز

مقاومت شیمیایی بالا (اسیدها/بازها)

برنامه های کاربردی معمولی

Deep Well, Down Hole Components

پوشیدن قطعات

سرامیک سازه

صندلی و مهر و موم سوپاپ دقیق

راهنمای غلتکی برای شکل دهی لوله

ابزار MWD

بوشینگ ها

آستین بپوشید

پیستون های پمپ

آستین پمپ

نازل های اسپری

بلبرینگ سرامیکی

نمودار خواص مواد

		زیرکونیاها
	اموال	روش ASTM	واحدها	زیرکونیای تثبیت شده منیزیا (MSZ)
ژنرال	اندازه کریستال (متوسط)	بخش نازک	میکرون	30
	رنگ	--	--	عاج یا زرد
	نفوذپذیری گاز	--	دستگاه های خودپرداز - سی سی در ثانیه	گاز تنگ <10 -10
	جذب آب	ج 20-97	%	0
مکانیکی	تراکم	ج 20-97	G/Cc	5.72
	سختی	ویکرز 500 گرم	GPa (kg/mm 2 )	11.7 (1200)
	سختی	--	R45N	78
	چقرمگی شکست	پرتو بریدگی	MPam 1/2	12
	قدرت خمشی (MOR) (3 امتیاز) RT	F417-87	MPa (psi X 10 3 )	620 (90)
	استحکام کششی RT	--	MPa (psi X 10 3 )	310 (45)
	مقاومت فشاری RT	--	MPa (psi X10 3 )	1862 (270)
	مدول الاستیک	C848	GPa (psi X 10 6 )	206 (29.8)
	نسبت پواسون	C848	--	0.28
حرارتی	CTE 25 - 100 درجه سانتیگراد	ج 372-96	X 10 -6 /C	8.9
	CTE 25 - 300 درجه سانتیگراد	ج 372-96	X 10 -6 /C	9.7
	CTE 25 - 600 درجه سانتیگراد	ج 372-96	X 10 -6 /C	10
	هدایت حرارتی RT	C 408	W/m K	3
	حداکثر دمای استفاده	--	فارنهایت (درجه فارنهایت)	2200
	--	درجه سانتیگراد (درجه سانتیگراد)	1200
برقی	قدرت دی الکتریک (ضخامت 0.125 اینچ)	D 149-97A	V/mil	300
	ثابت دی الکتریک 1 مگاهرتز	د 150-98	--	22.7
	ثابت دی الکتریک	د 150-98	--	29.2
	گیگاهرتز	د 150-98	--	6.2
	اتلاف دی الکتریک 1 مگاهرتز	د 150-98	--	0.0016
	اتلاف دی الکتریک	د 150-98	--	0.0018
	گیگاهرتز	د 150-98	--	6.2
	مقاومت حجمی، 25 درجه سانتیگراد	د 257	اهم - سانتی متر	< 1 X 10 13
	مقاومت حجمی، 300 درجه سانتیگراد	D 1829	اهم - سانتی متر	5 X 10 7
	مقاومت حجمی، 500 درجه سانتیگراد	D 1829	اهم - سانتی متر	1 X 10 7
	مقاومت حجمی، 700 درجه سانتیگراد	D 1829	اهم - سانتی متر	2 X 10 6

زیرکونیای تثبیت شده ایتریا (YTZP)

زیرکونیای تثبیت شده ایتریا (YTZP) قوی ترین ماده سرامیکی است که ما ارائه می دهیم. YTZP یک ماده کاملاً چهارضلعی و دانه ریز است. این ماده بالاترین استحکام خمشی را در بین تمام مواد مبتنی بر زیرکونیا ارائه می دهد. YTZP یک ویژگی به نام سخت شدن تبدیل را نشان می دهد که به آن اجازه می دهد در برابر انتشار ترک مقاومت کند. تنش اعمالی، که با تمرکز تنش در نوک ترک بزرگ‌تر می‌شود، می‌تواند باعث تبدیل فاز تتراگونال به مونوکلینیک با افزایش حجم مرتبط شود.

سپس این تبدیل فاز می تواند ترک را تحت فشار قرار دهد، رشد آن را به تاخیر بیاندازد و چقرمگی شکست را افزایش دهد. این مکانیسم به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان و طول عمر محصولات ساخته شده با زیرکونیای تثبیت شده را افزایش می دهد. YTZP به دلیل استحکام و چقرمگی بسیار بالا برای جایگزینی فلزات مناسب است، همچنین مقاومت بسیار بالاتری در برابر مواد شیمیایی و مقاومت بالاتر در برابر فرسایش ارائه می دهد.

ویژگی های اصلی

مقاومت مکانیکی بسیار بالا

رسانایی حرارتی بسیار پایین

مقاومت در برابر ضربه بالا

مقاومت شیمیایی بالا (اسیدها/بازها)

مقاومت در برابر سایش بسیار بالا

مقاومت در برابر خوردگی بالا

مقاومت در برابر فرسایش بسیار بالا

برنامه های کاربردی معمولی

سرامیک سازه

فرول و آستین فیبر نوری

پوشیدن قطعات

سنسورهای اکسیژن

ابزار برش (چاقو، تیغه، قیچی)

دریچه توپی دقیق، توپ و صندلی

Deep Well, Down Hole Components

غلتک ها و راهنمای شکل دهی لوله های فلزی

راهنماهای رشته و سیم

قالب های اکستروژن فلز داغ

پوشش های سد حرارتی

اجزای سلول سوختی اکسید جامد

محدودیت های کاربردی

خواص YTZP هنگامی که در معرض بخار آب در دمای 200 تا 300 درجه سانتیگراد قرار می گیرند به سرعت تخریب می شوند.

استحکام و چقرمگی با افزایش دما کاهش می یابد، به طور کلی استفاده از سازه را به زیر 500 درجه سانتیگراد محدود می کند.

نمودار خواص مواد

		زیرکونیاها
	اموال	روش ASTM	واحدها	YTZP 2000 (ایتریا تثبیت شده)	YTZP 4000 (ایتریا تثبیت شده)
برقی	قدرت دی الکتریک (ضخامت 0.125 اینچ)	D 149-97A	V/mil	240	240
	ثابت دی الکتریک 1 مگاهرتز	د 150-98	--	30	30
	اتلاف دی الکتریک 1 مگاهرتز	د 150-98	--	0.001	0.001
	مقاومت حجمی، 25 درجه سانتیگراد	د 257	اهم - سانتی متر	< 1 X 10 13	< 1 X 10 13
	مقاومت حجمی، 300 درجه سانتیگراد	D 1829	اهم - سانتی متر	< 1 × 10 10	< 1 × 10 10
	مقاومت حجمی، 500 درجه سانتیگراد	D 1829	اهم - سانتی متر	1 X 10 6	1 X 10 6
	مقاومت حجمی، 700 درجه سانتیگراد	D 1829	اهم - سانتی متر	5 X 10 3	5 X 10 3
حرارتی	CTE 25 - 100 درجه سانتیگراد	ج 372-96	X 10 -6 /C	6.9	6.9
	CTE 25 - 300 درجه سانتیگراد	ج 372-96	X 10 -6 /C	8.1	8.1
	CTE 25 - 600 درجه سانتیگراد	ج 372-96	X 10 -6 /C	10.5	10.5
	هدایت حرارتی RT	C 408	W/m K	2.2	2.2
	حداکثر دمای استفاده	--	فارنهایت (درجه فارنهایت)	932	932
	--	درجه سانتیگراد (درجه سانتیگراد)	500	500
مکانیکی	تراکم	ج 20-97	G/Cc	6.02	6.07
	سختی	ویکرز 500 گرم	GPa (kg/mm 2 )	12.5 (1250)	12.5 (1250)
	سختی	--	R45N	80	80
	چقرمگی شکست	پرتو بریدگی	MPam 1/2	10	10
	قدرت خمشی (MOR) (3 امتیاز) RT	F417-87	MPa (psi X 10 3 )	951 (138)	1380 (200)
	استحکام کششی RT	--	MPa (psi X 10 3 )	550 (80)	690 (100)
	مقاومت فشاری RT	--	MPa (psi X10 3 )	2485 (360)	2485 (360)
	مدول الاستیک	C848	GPa (psi X 10 6 )	210 (30)	210 (30)
	نسبت پواسون	C848	--	0.3	0.3
ژنرال	اندازه کریستال (متوسط)	بخش نازک	میکرون	1	1
	رنگ	--	--	عاج	عاج
	نفوذپذیری گاز	--	دستگاه های خودپرداز - سی سی در ثانیه	گاز تنگ <10 -10	گاز تنگ <10 -10
	جذب آب	ج 20-97	%	0	0

آلومینا سخت شده زیرکونیا (ZTA)

مزیت اصلی آلومینا سخت شده زیرکونیا (ZTA) استحکام و چقرمگی اضافی نسبت به آلومینا با هزینه کمتر نسبت به زیرکونیا است ( YTZP ، MSZ ، CSZ ).

ترکیب اکسید آلومینیوم و اکسید زیرکونیوم 10-20 درصد استحکام، چقرمگی، سختی و مقاومت به سایش بسیار بالاتری نسبت به آلومینا به تنهایی ایجاد می کند.

افزایش 20-30 درصدی استحکام اغلب معیارهای طراحی مورد نیاز را با هزینه بسیار کمتری نسبت به استفاده از زیرکونیا فراهم می کند.

فرآیندی به نام سخت شدن تبدیل پدیده ای است که چقرمگی شکست ZTA را افزایش می دهد. هنگامی که ذرات زیرکونیا تحت تنش قرار می گیرند، ساختار کریستالی خود را از یک ساختار چهار ضلعی به یک ساختار مونوکلینیک تغییر می دهند و باعث افزایش حجم می شوند که ترک اطراف در ماتریس آلومینا را فشرده می کند.

ZTA باید برای هر کاربردی در نظر گرفته شود که در آن استحکام ساختاری بیش از خواص استاندارد آلومینا مورد نیاز است.

ویژگی های اصلی

استحکام بالاتر از آلومینا

هزینه کمتر از زیرکونیا

مقاومت در برابر خوردگی بالا

مقاومت در برابر فرسایش بالا

چقرمگی شکست بالا

قابلیت پرداخت سطحی بسیار ظریف

برنامه های کاربردی معمولی

ایستادگی ها

آستین های پیستونی پمپ

عایق ها

ابزار

اجسام کاوشگر

لامپ های سنسور

اجزای پمپ

آب بند سوپاپ

بوشینگ ها

پروانه ها

اجزای سیستم تحویل مایعات

ستون های ابزار تحلیلی

محدودیت های کاربردی

ZTA استحکام بالاتری نسبت به آلومینا دارد اما محدودیت دمای 1500 درجه سانتیگراد (2732 فارنهایت) باید رعایت شود. بالاتر از این دما سهم قدرت زیرکونیا کاهش می یابد.

استفاده در محیط های مرطوب در دمای بالاتر از 250 درجه سانتیگراد نیز باید به دقت مورد توجه قرار گیرد زیرا زیرکونیا در معرض تخریب دمای پایین است.

نمودار خواص مواد

		زیرکونیاها
	اموال	روش ASTM	واحدها	ZTA-02 ثبت اختراع ایالات متحده 8679995	ZTA-14	ZTA-20
برقی	قدرت دی الکتریک (ضخامت 0.125 اینچ)	D 149-97A	V/mil	230	250	250
	ثابت دی الکتریک 1 مگاهرتز	د 150-98	--	10.5	12.5	12.5
	ثابت دی الکتریک	د 2520-95	--	--	--	12.4
	گیگاهرتز	د 2520-95	--	--	--	9.4
	اتلاف دی الکتریک 1 مگاهرتز	د 150-98	--	0.0003	0.0006	0.0006
	اتلاف دی الکتریک	د 2520-95	--	--	0.0005	0.0005
	گیگاهرتز	د 2520-95	--	--	9.4	9.4
	مقاومت حجمی، 25 درجه سانتیگراد	د 257	اهم - سانتی متر	> 1 × 10 14	> 1 × 10 14	> 1 × 10 14
	مقاومت حجمی، 300 درجه سانتیگراد	D 1829	اهم - سانتی متر	3 × 10 12	< 1 × 10 10	< 1 × 10 10
	مقاومت حجمی، 500 درجه سانتیگراد	D 1829	اهم - سانتی متر	6 × 10 10	2 × 10 9	2 × 10 9
	مقاومت حجمی، 700 درجه سانتیگراد	D 1829	اهم - سانتی متر	6 × 10 9	2 × 10 8	4 × 10 8
حرارتی	CTE 25 - 100 درجه سانتیگراد	ج 372-96	X 10 -6 /C	6.7	6	6
	CTE 25 - 300 درجه سانتیگراد	ج 372-96	X 10 -6 /C	8.1	7	7
	CTE 25 - 600 درجه سانتیگراد	ج 372-96	X 10 -6 /C	8.3	7.1	7.1
	هدایت حرارتی RT	C 408	W/m K	27	24	24
	حداکثر دمای استفاده	--	فارنهایت (درجه فارنهایت)	2732	2730	2730
	--	درجه سانتیگراد (درجه سانتیگراد)	1500	1500	1500
مکانیکی	تراکم	ج 20-97	G/Cc	3.96	4.17	4.3
	سختی	ویکرز 500 گرم	GPa (kg/mm 2 )	14 (1440)	14.5 (1478)	14.4 (1470)
	سختی	--	R45N	81	82	82
	چقرمگی شکست	پرتو بریدگی	MPam 1/2	5	6	6
	قدرت خمشی (MOR) (3 امتیاز) RT	F417-87	MPa (psi X 10 3 )	448 (65)	586 (85)	620 (90)
	استحکام کششی RT	--	MPa (psi X 10 3 )	259 (38)	344 (50)	350 (51)
	مقاومت فشاری RT	--	MPa (psi X10 3 )	2413 (350)	2758 (400)	2758 (400)
	مدول الاستیک	C848	GPa (psi X 10 6 )	358 (52)	338 (49)	338 (49)
	نسبت پواسون	C848	--	0.23	0.23	0.23
ژنرال	اندازه کریستال (متوسط)	بخش نازک	میکرون	<2	6	3
	رنگ	--	--	سفید خاموش	سفید	سفید
	نفوذپذیری گاز	--	ATM-cc/sec	گاز تنگ <10 -10	گاز تنگ <10 -10	گاز تنگ <10 -10
	جذب آب	ج 20-97	%	0	0	0

منیع: ceramics

سرامیک زیرکونیا