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氧化鋯陶瓷的特性與應用

摘要

氧化鋯陶瓷(Zirconia Ceramic),是一種多功能的高性能先進陶瓷材料,可制成藍色、黑色、白色、黃色等多種顏色。它以高強度和高韌性為主要特點,使其在需要承受極端力量和高磨損的環(huán)境中表現(xiàn)出色。此外,氧化鋯還具備優(yōu)異的隔熱性能,其導熱性遠低于其他陶瓷材料,進一步提升了其在高溫應用中的優(yōu)勢。

各種氧化鋯陶瓷零件
各種氧化鋯陶瓷零件展示
性能對比


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*表中數(shù)值為典型材料特性


材料特性

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1、高韌性、高抗彎強度和高耐磨性

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斷裂韌性

氧化鋯陶瓷的高韌性使其在受到?jīng)_擊或應力時不易發(fā)生斷裂或破碎。這使得它在需要承受高沖擊載荷或頻繁使用的應用中表現(xiàn)優(yōu)異,如刀具、軸承、醫(yī)療植入物等領域,提高了產(chǎn)品的使用壽命和安全性。

高抗彎強度

氧化鋯陶瓷的高抗彎強度意味著它能夠承受更大的彎曲應力而不會斷裂或變形。這在結構件、機械零件等需要承受高應力的應用中非常有利,能夠確保在復雜環(huán)境下的可靠性能和穩(wěn)定性,減少因材料失效帶來的風險。

高耐磨性

氧化鋯陶瓷的高耐磨性使其在摩擦、磨損環(huán)境中能夠長期保持其結構完整性和功能。這使得它非常適用于磨損頻繁的部件,如研磨工具、機械密封件和切削工具,延長了這些部件的使用壽命,并降低了維護成本和停機時間。

2、低導熱(隔熱),熱膨脹系數(shù)接近于鋼

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低導熱(隔熱)

氧化鋯陶瓷的低導熱性使其成為優(yōu)良的隔熱材料,能夠有效阻隔熱量傳遞。這一特性在高溫環(huán)境中尤為重要,如用于隔熱層、熱屏蔽以及航空航天領域的高溫結構件,能夠顯著降低熱損耗,保護關鍵部件免受熱損傷,并提高整體系統(tǒng)的能效。

熱膨脹系數(shù)接近于鋼

氧化鋯陶瓷的熱膨脹系數(shù)接近于鋼,因此被廣泛應用于結構陶瓷領域,減少因熱應力引起的開裂或分層,確保產(chǎn)品的長久穩(wěn)定性和可靠性。

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應用

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1、結構陶瓷

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柱塞、閥芯球、導向塊、工業(yè)刀、軸心等結構件

氧化鋯陶瓷由于其卓越的材料特性,在結構陶瓷領域得到廣泛應用。首先,其高韌性使其在承受沖擊或應力時不易斷裂,適用于高負荷和動態(tài)環(huán)境中的結構部件,如機械軸承和醫(yī)療植入物,提供了優(yōu)異的使用壽命和可靠性。其次,氧化鋯陶瓷具有高抗彎強度,這使其能夠在復雜應力條件下保持結構完整性,特別是在需要耐高應力的應用中,如精密儀器和工程機械部件。其高耐磨性進一步拓展了其在磨損頻繁的場合的應用,如切削工具、研磨工具和密封件,顯著延長了這些部件的使用壽命并降低了維護成本。

此外,氧化鋯陶瓷的低導熱性使其成為理想的隔熱材料,在高溫環(huán)境中可用于保護關鍵結構免受熱損傷,如在航空航天領域的熱屏蔽和隔熱層中應用。同時,其熱膨脹系數(shù)接近于鋼,使其在與鋼等金屬組合使用時減少了熱應力引起的失效風險,這在復合材料、涂層技術和結合層中尤為重要,確保了材料的長期穩(wěn)定性和可靠性。因此,氧化鋯陶瓷在結構陶瓷中的應用不僅提升了產(chǎn)品性能,還拓寬了材料在高性能機械和工業(yè)領域的應用范圍。

氧化鋯陶瓷醫(yī)療柱塞陶瓷隔熱管套氧化鋯陶瓷工業(yè)刀片白色陶瓷卡箍

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2、功能陶瓷

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耐火管、溫感等功能陶瓷件

氧化鋯陶瓷在功能陶瓷領域展現(xiàn)出多樣化的應用,主要得益于其優(yōu)異的耐高溫性能和獨特的電性能。首先,氧化鋯陶瓷具有出色的耐高溫性能,在極端高溫環(huán)境下能夠保持其結構穩(wěn)定性和功能完整性,這使得它成為熱感應管、耐火材料的理想材料。在這些應用中,氧化鋯陶瓷能夠有效抵御高溫侵蝕,延長設備的使用壽命,并確保高溫操作的安全性和效率。

此外,氧化鋯陶瓷的敏感電性能也是其在功能陶瓷中廣泛應用的關鍵因素。它在低溫下表現(xiàn)出優(yōu)異的絕緣性,而在高溫下則具備部分導電性,這種獨特的電性能使其在溫度傳感器、氧傳感器以及固體氧化物燃料電池(SOFC)中得到了廣泛應用。在這些裝置中,氧化鋯陶瓷能夠精確感應和響應溫度變化,提供可靠的電性能參數(shù),從而支持高效能源轉換和精確的環(huán)境監(jiān)測。因此,氧化鋯陶瓷在功能陶瓷領域的應用,不僅提升了各類裝置的性能,還推動了高溫環(huán)境下先進材料的技術進步。

耐磨陶瓷薄片亮面拋光基片絕緣漏保陶瓷塊氧化鋯陶瓷排塊氧化鋯陶瓷控流針
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技術創(chuàng)新與優(yōu)勢

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1、技術創(chuàng)新”氧化鋯陶瓷(鎂穩(wěn)定)”

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通過引入鎂穩(wěn)定劑,氧化鋯陶瓷的性能得到了顯著提升。鎂穩(wěn)定氧化鋯(Magnesium Stabilized Zirconia, MgO-ZrO?)是一種創(chuàng)新材料,克服了傳統(tǒng)氧化鋯陶瓷在極端高溫環(huán)境下的局限性,表現(xiàn)出卓越的高溫穩(wěn)定性和機械強度。

更高的使用溫度

鎂穩(wěn)定氧化鋯陶瓷的最大優(yōu)勢之一是其在有氧環(huán)境下的最高使用溫度達到了驚人的2100°C,是傳統(tǒng)氧化鋯陶瓷的2.5倍。這使得其在極端高溫應用中表現(xiàn)得更加出色,尤其在航空航天、能源、冶金等需要承受極高溫度的領域中,展現(xiàn)出無與倫比的優(yōu)勢。

增強的抗壓強度

通過鎂穩(wěn)定技術,氧化鋯陶瓷的抗壓強度也得到了顯著增強,達到額外增加500 MPa的水平。這一特性使得鎂穩(wěn)定氧化鋯陶瓷在需要高強度和耐壓性的應用中具有更加廣泛的適用性,能夠承受更高的機械應力。

2、實力優(yōu)勢

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