Какие свойства следует учитывать при выборе заготовок из циркониевой керамики

---

Циркониевая керамика стали ключевым материалом в прецизионном производстве, медицинском оборудовании, новых источниках энергии, электронных полупроводниках и других областях благодаря своим превосходным механическим свойствам, химической стабильности и биосовместимости. Однако требования к характеристикам заготовок из диоксида циркония значительно различаются в разных сценариях применения, и научный подход к их выбору стал ключевой задачей для инженерно-технического персонала.

Анализ основных показателей эффективности

1. Механические свойства
   -Прочность на изгиб: Обычно требуется ≥ 1000 МПа, а для применений с высокой надежностью требуется ≥ 1200 МПа, чтобы обеспечить, что заготовка не будет легко ломаться под высокими нагрузками.
   -Вязкость разрушения: Вязкость разрушения (KIC) диоксида циркония обычно составляет 5–10 МПа·м¹/². Материалы с высокой вязкостью могут эффективно предотвращать распространение трещин и продлевать срок службы.
   -Твердость: Твердость по Виккерсу может достигать 1200-1400 HV, с отличной износостойкостью, подходит для высокоскоростных фрикционных сред.
2. Физические и тепловые свойства
   -Плотность: Плотность полностью плотного диоксида циркония составляет около 6,0-6,05 г/см³, а недостаточная плотность может привести к снижению производительности.
   -Коэффициент теплового расширения: около 10 × 10 ⁻⁶/K, близкий к металлам, что способствует проектированию металлокерамических композитных конструкций.
   -Теплопроводность: Его низкая теплопроводность (2-3 Вт/м · К) делает его незаменимым в условиях высокотемпературной изоляции.
3. Химические и электрические свойства
   -Химическая стабильность: устойчив к кислотной и щелочной коррозии, особенно стабилен при высоких температурах, подходит для химических сред.
   -Изоляционные характеристики: Удельное сопротивление при комнатной температуре >10 ¹⁰Ом·см, что делает его идеальным высокотемпературным изоляционным материалом.
4. Точность и качество поверхности
   -Точность размеров: Точность обработки может достигать ± 0,001 мм, что соответствует требованиям высокоточной сборки.
   -Шероховатость поверхности: Ra ≤ 0,01 мкм после полировки, что снижает коэффициент трения и улучшает герметичность.

Применение и преимущества продукта
Типичные сценарии применения

1. Медицинские изделия: зубные имплантаты, хирургические лезвия, детали для замены суставов, используя их биосовместимость и износостойкость.
2. Промышленные уплотнения: Кольца механического уплотнения, компоненты клапанов насосов, коррозионно-стойкие и износостойкие, со сроком службы в 3-5 раз превышающим срок службы металлических деталей.
3. Электронные полупроводники: керамические разделители, изолирующие кольца, дугостойкие, высокая изоляция, повышение надежности оборудования.
4. Новая энергия: сепараторы топливных элементов, соединители, сохраняют проводимость и структурную стабильность при высоких температурах.
5. Прецизионные инструменты: измерительные щупы, шарики подшипников, высокая твердость, низкое тепловое расширение для обеспечения точности измерений.
   Преимущества продукта
   -Длительный срок службы: Износостойкий и коррозионно-стойкий, значительно дольше, чем традиционные материалы, в суровых условиях эксплуатации.
   -Высокая надежность: Сочетание высокой прочности и ударной вязкости для снижения риска аварийного выхода из строя.
   -Стабильная производительность: Низкий коэффициент теплового расширения, небольшое изменение размеров при изменении температуры, подходит для прецизионных сред.
   -Многофункциональность: Свойства можно регулировать путем легирования, например, иттрием-стабилизированным диоксидом циркония (YSZ) для повышения прочности.

Ключевые вопросы, требующие решения

1. Проблема износостойкости: В условиях высокоскоростного вращения уплотнений срок службы керамики из диоксида циркония более чем в три раза превышает срок службы металлических колец, что снижает частоту простоев и замены.
2. Коррозионный отказ: Рабочие колеса из диоксида циркония, используемые в химических насосах, не показывают признаков коррозии после 12 месяцев непрерывного использования в кислой среде, в то время как металлические рабочие колеса необходимо заменять в среднем через 3 месяца.
3. Высокотемпературная деформация: Циркониевые приспособления для оборудования для термообработки полупроводников используются в течение длительного времени при температуре 1000 °C с изменением размеров менее 0,05% для обеспечения стабильности процесса.
4. Биологическая реакция отторжения: Зубные имплантаты из диоксида циркония обладают отличной биосовместимостью, а частота послеоперационных инфекций снижается на 40% по сравнению с традиционными материалами.

Пример из практики (анонимный)
-Пример 1: Предприятие по производству медицинского оборудования
Требование: Запасные части для коленного сустава с отличной биосовместимостью и низким уровнем износа.
Решение: Используйте цирконий с ультрамелким зерном (размер зерна <0,3 мкм) и проведите гидрофильную обработку поверхности.
Результат: Клинические испытания показали снижение износа на 60% по сравнению с традиционными материалами и увеличение подвижности пациентов на 25%.
-Пример 2: Производитель полупроводникового оборудования
Требование: Керамические компоненты для травильных машин, требующие высокой чистоты и устойчивости к плазменной эрозии.
Решение: Используйте высокочистый диоксид циркония 99,9%, оптимизируйте процесс спекания для контроля состава границ зерен.
Результат: Срок службы компонентов был увеличен до 8000 часов, а скорость выделения загрязненных ионов была снижена на 90%.
-Случай 3: Новые энергетические предприятия
Требование: Соединительная пластина для твердооксидных топливных элементов, требующая высокой теплопроводности и хорошей герметичности.
Решение: Разработать материал из циркония, легированного стронцием, и изготовить тонкую пластину толщиной 0,2 мм методом литья под давлением.
Результат: Плотность мощности топливного элемента увеличилась на 15%, а снижение производительности после 3000 часов непрерывной работы составило менее 5%.

При выборе заготовок из циркониевой керамики необходимо всесторонне учитывать свойства материала, точность обработки и совместимость с сценариями применения. Благодаря научной оценке и совместным инновациям с поставщиками можно в полной мере использовать преимущества циркониевой керамики для решения проблем, с которыми сталкиваются традиционные материалы.
С какими проблемами или трудностями вы столкнулись при использовании нашего продукта? Приглашаем вас оставить сообщение и пообщаться с нами.

Керамика Brudeze поставляет и продает широкий ассортимент высококачественного кварцевого стекла, включая глиноземистую керамику, циркониевую керамику, керамику из нитрида кремния, керамику из нитрида алюминия, керамику из карбида кремния, керамику из карбида бора, биокерамику, обрабатываемую керамику и т.д. Мы можем удовлетворить требования заказчика к различным керамическим изделиям.