Was sind die Unterschiede zwischen Zirkoniumdioxid-Keramik und Aluminiumoxid-Keramik?

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Aluminiumoxidkeramik und Zirkoniumdioxidkeramik sind zwei gängige keramische Hochleistungswerkstoffe, die sich in ihrer chemischen Zusammensetzung, ihren physikalischen Eigenschaften, ihren mechanischen Eigenschaften und ihren Anwendungsbereichen erheblich unterscheiden. Hier ist ein detaillierter Vergleich zwischen den beiden:

Chemische Zusammensetzung und Kristallstruktur
-Aluminiumoxid-Keramik: Der Hauptbestandteil ist Aluminiumoxid (Al ₂ O ∝), das in der Regel eine hexagonale Kristallstruktur aufweist. Diese Struktur verleiht ihm eine hohe Härte und gute Verschleißfestigkeit.
-Zirkoniumdioxid-Keramik: Der Hauptbestandteil ist Zirkoniumdioxid (ZrO ₂), das in drei Kristallphasen vorliegt: monoklin, tetragonal und kubisch. Durch Dotierung kann die Phasenstabilität eingestellt werden, wodurch die Zähigkeit und der Widerstand gegen Rissausbreitung verbessert werden.

Physisches Eigentum
-Dichte: Die Dichte von Zirkoniumdioxid-Keramik beträgt etwa 6 g/cm ³ und ist damit doppelt so hoch wie die von Aluminiumoxid-Keramik (mit einer Dichte von etwa 3,5 g/cm ³). Daher haben Zirkoniumdioxidkeramiken eine höhere Qualität bei gleichem Volumen.
-Härte: Die Mohs-Härte von Aluminiumoxid-Keramik beträgt 9 und ist damit etwas höher als die von Zirkonoxid-Keramik (Mohs-Härte 8,5). Dies bedeutet, dass Aluminiumoxid-Keramik eine bessere Verschleißfestigkeit und Kratzfestigkeit aufweist.
-Wärmeleitfähigkeit: Tonerdekeramik hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eignet sich für Anwendungen, die eine schnelle Wärmeübertragung erfordern. Zirkoniumdioxid-Keramik hat eine geringere Wärmeleitfähigkeit und eine bessere Wärmedämmung.

Mechanische Eigenschaften
-Bruchzähigkeit: Die Bruchzähigkeit von Zirkoniumdioxid-Keramik ist viermal so hoch wie die von Aluminiumoxid-Keramik. Unter hohen Belastungen neigt Zirkoniumdioxidkeramik weniger zu Sprödbrüchen.
-Druckfestigkeit: Zirkoniumdioxidkeramik hat eine höhere Druckfestigkeit, die über 300 MPa erreicht, während Aluminiumoxidkeramik eine Druckfestigkeit von etwa 190 MPa aufweist.
-Reibungskoeffizient: Der Reibungskoeffizient von Zirkoniumdioxid-Keramik ist nur halb so hoch wie der von Aluminiumoxid-Keramik, wodurch Zirkoniumdioxid-Keramik eine bessere Leistung bei der Reduzierung von Reibung und Verschleiß bietet.

Chemische Stabilität
-Korrosionsbeständigkeit: Zirkoniumdioxidkeramik ist in stark korrosiven Umgebungen besser geeignet und kann ihre Leistung lange Zeit aufrechterhalten. Aluminiumoxid-Keramik hat eine etwas bessere Stabilität in stark sauren Umgebungen.
-Isolationsleistung: Tonerdekeramik hat eine bessere Isolierleistung als Zirkoniumdioxidkeramik, so dass bei Anwendungen, die eine hohe Isolierung erfordern, Tonerdekeramik die bessere Wahl ist.

Anwendungsbereich
Tonerde-Keramik: weit verbreitet in Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Elektronik, medizinische Geräte und Automobilkomponenten. Zum Beispiel Schneidwerkzeuge aus Aluminiumoxidkeramik, Kugelventile, Schleifscheiben usw.
Zirkoniumdioxid-Keramik: wird häufig für Zahnersatz, Schneidwerkzeuge, Lager und Bauteile verwendet, die eine hohe mechanische Festigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern. Darüber hinaus werden Zirkoniumdioxidkeramiken aufgrund ihrer hervorragenden Strahlungsbeständigkeit auch in der Kernenergiebranche verwendet.

Kosten
Tonerde-Keramik: Die Produktionskosten sind relativ niedrig, in der Regel 2/3 bis 1/2 der Zirkoniumdioxid-Keramik.
Zirkoniumdioxid-Keramik: Aufgrund der hohen Rohstoffkosten, der hohen Sintertemperaturen und der schwierigen Verarbeitung sind ihre Produktionskosten deutlich höher als die von Aluminiumoxidkeramik.

Aluminiumoxidkeramik und Zirkoniumdioxidkeramik haben jeweils ihre eigenen Vorteile, und die Auswahl muss entsprechend den spezifischen Anwendungsanforderungen abgewogen werden. Wenn hohe Härte, Verschleißfestigkeit und gute Isolierleistung erforderlich sind, ist Aluminiumoxidkeramik die bessere Wahl; wenn hohe Zähigkeit, Schlagfestigkeit und gute Isolierleistung erforderlich sind, ist Zirkoniumdioxidkeramik besser geeignet.