Чем отличается керамика из диоксида циркония от керамики из глинозема

---

Глиноземистая керамика и циркониевая керамика - два распространенных высокоэффективных керамических материала, которые имеют существенные различия в химическом составе, физических свойствах, механических характеристиках и областях применения. Ниже приводится подробное сравнение этих двух материалов:

Химический состав и кристаллическая структура
-Керамика на основе оксида алюминия: Основным компонентом является оксид алюминия (Al ₂ O ∝), который обычно имеет гексагональную кристаллическую структуру. Такая структура придает ей высокую твердость и хорошую износостойкость.
-Циркониевая керамика: Основным компонентом является диоксид циркония (ZrO ₂), который существует в трех кристаллических фазах: моноклинной, тетрагональной и кубической. Путем легирования можно регулировать стабильность фаз, повышая тем самым прочность и устойчивость к распространению трещин.

Физическое свойство
-Плотность: Плотность циркониевой керамики составляет около 6 г/см³, что в два раза больше, чем у глиноземистой керамики (с плотностью около 3,5 г/см³). Поэтому циркониевая керамика обладает более высоким качеством при том же объеме.
-Твердость: Твердость алюмооксидной керамики по шкале Мооса составляет 9, что немного выше, чем у циркониевой керамики (твердость по шкале Мооса 8,5). Это означает, что алюмооксидная керамика обладает лучшими характеристиками с точки зрения износостойкости и устойчивости к царапинам.
-Теплопроводность: Алюмооксидная керамика обладает высокой теплопроводностью и подходит для применений, требующих быстрой теплопередачи. Циркониевая керамика обладает более низкой теплопроводностью и лучшими теплоизоляционными характеристиками.

Механические свойства
-Вязкость разрушения: Вязкость разрушения циркониевой керамики в четыре раза выше, чем у алюмооксидной керамики. В условиях высокого напряжения циркониевая керамика менее склонна к хрупкому разрушению.
-Прочность на сжатие: Циркониевая керамика имеет более высокую прочность на сжатие, достигающую более 300 МПа, в то время как глиноземистая керамика имеет прочность на сжатие около 190 МПа.
-Коэффициент трения: Коэффициент трения циркониевой керамики составляет лишь половину от коэффициента трения алюмооксидной керамики, что позволяет циркониевой керамике лучше снижать трение и износ.

Химическая стабильность
-Коррозионная стойкость: Циркониевая керамика лучше работает в высокоагрессивных средах и может сохранять свои характеристики в течение длительного времени. Керамика на основе оксида алюминия обладает несколько большей устойчивостью в сильных кислотных средах.
-Изоляционные характеристики: Алюмооксидная керамика обладает лучшими изоляционными характеристиками, чем циркониевая, поэтому в тех случаях, когда требуется высокая изоляция, алюмооксидная керамика является лучшим выбором.

Область применения
-Алюмооксидная керамика: широко используется в таких областях, как аэрокосмическая промышленность, электроника, медицинское оборудование и автомобильные компоненты. Например, режущие инструменты из глиноземистой керамики, шаровые клапаны, шлифовальные круги и т.д.
-Циркониевая керамика: широко используется в зубных протезах, режущих инструментах, подшипниках и структурных компонентах, требующих высокой механической прочности и износостойкости. Кроме того, циркониевая керамика используется в атомной энергетике благодаря своей превосходной радиационной стойкости.

Стоимость
-Алюмооксидная керамика: Стоимость производства относительно низкая, обычно 2/3 - 1/2 от стоимости циркониевой керамики.
-Циркониевая керамика: Из-за высокой стоимости сырья, высоких температур спекания и сложности обработки стоимость их производства значительно выше, чем у глиноземистой керамики.

Глиноземная и циркониевая керамика имеют свои преимущества, и выбор должен быть сбалансирован в соответствии с конкретными требованиями к применению. Если требуется высокая твердость, износостойкость и хорошие изоляционные характеристики, лучше выбрать глиноземистую керамику; если требуется высокая прочность, ударопрочность и хорошие изоляционные характеристики, лучше подойдет циркониевая керамика.