Yttria Stabilize Zirkonyum (YSZ)

Bir profesyonel olarak, itriyumla stabilize edilmiş zirkonyanın (YSZ) modern mühendislik malzemelerinde vazgeçilmez bir rol oynadığını öğrenmiş olabilirsiniz. YSZ hakkında meraklı mısınız? Bu makaleyi okumak, bu malzeme hakkında kapsamlı bir anlayış kazanmanızı ve malzeme uygulamanız için daha bilinçli bir seçim yapmanıza yardımcı olacaktır!

Yttria Stabilize Zirkonyum (YSZ) Nedir?

YSZ, zirkonyum okside belirli bir oranda itriyum oksit eklenerek yapılır. Kimyasal bileşimi esas olarak iki temel bileşenden oluşur: matris olarak zirkonyum oksit (ZrO2) ve dengeleyici olarak itriyum oksit (Y2O3). Uygulama ihtiyaçlarınıza bağlı olarak, eklenen itriyum oksit içeriği genellikle 3-8 mol% arasındadır.

Mühendislik alanında YSZ birçok isimle bilinir, bunlardan bazıları şunlardır:

Yttria Stabilize Zirkonyum

Y2O3 Stabilize ZrO2

İtriyum Stabilize Zirkonyum Oksit

Zirkonyum Oksit İtriya Stabilize Edildi

Hangi isim kullanılırsa kullanılsın, hepsi YSZ maddesini ifade etmektedir.

YSZ Kristal Yapı Özellikleri

YSZ'nin performansını derinlemesine incelemek istiyorsanız, önce kristal yapısını anlamak YSZ'nin performansını anlamanızda size büyük yardımda bulunacaktır. Saf zirkonyum oksit benzersiz bir faz geçiş özelliğine sahiptir. Oda sıcaklığında, monoklinik bir faz yapısı sunar. Sıcaklık kademeli olarak yükseldiğinde, iki faz geçişi geçirecektir. Bu faz geçişi davranışı uygulamanızı etkileyebilir.

Oda sıcaklığında -1170℃, zirkonyum oksit monoklinik bir faz gösterir (Monoklinik)

1170-2370℃, zirkonyum tetragonal faz gösterir (Tetragonal)

＞2370℃'de zirkonyum kübik faz gösterir (Kübik)

Bu sırada itriyum oksit eklemek mekanizmayı stabilize edebilir. Prensip şudur: Y2O3'ü zirkonyum kafesine soktuğunuzda, Y3+ iyonları bazı Zr4+ iyonlarının yerini alacak ve aynı zamanda yük dengesini korumak için oksijen boşlukları oluşacaktır.

İtriyum oksit eklemek iki önemli hedefe ulaşmanıza yardımcı olur:

1.Oda sıcaklığında yüksek sıcaklık faz yapısının kararlı bir şekilde korunması

2. Zararlı faz değişim stresinin oluşumunu etkili bir şekilde önleyin

YSZ Özellikleri

YSZ'nin birçok üstün özelliği vardır. Yüksek mukavemet, yüksek sıcaklık direnci veya kimyasal eylemsizlik ihtiyacınız olsun, YSZ ihtiyaçlarınızı karşılayabilir. Uygun YSZ spesifikasyonunu seçerken, bu performans parametrelerini özel uygulamanıza göre dikkatlice tartmanızı öneririz.

Mekanik Özellikler

YSZ mükemmel mekanik özelliklere sahiptir. Başlıca mekanik özellikleri şunlardır:

Yoğunluk:YSZ'nin yoğunluğu 6.02 g/cc'dir. Nispeten orta yoğunluk, ekipmanınıza aşırı yük bindirmeden malzemenin dayanıklılığını garanti eder.

Sertlik:YSZ, 8.5 Mohs sertliğine sahip olup, aşınmaya karşı çok dayanıklıdır ve çok uzun ömürlüdür.

Bükülme Gücü：YSZ, 976 MPa'ya (142.000 psi) kadar eğilme mukavemetine sahip olup, son derece zorlu mekanik ortamlarda kullanmanıza olanak tanır.

Kırılma Tokluğu：YSZ'nin kırılma tokluğu çok üstündür ve bu durum esas olarak onun benzersiz faz dönüşümü toklaştırma mekanizmasından kaynaklanmaktadır.

Termal Özellikler

YSZ yüksek sıcaklık uygulamaları için ideal bir malzemedir. Termal özellikleri aşağıdaki gibidir:

Erime Noktası：2700℃'nin üzerindedir, bu da YSZ'nin aşırı yüksek sıcaklık ortamlarında kullanılabileceği anlamına gelir.
Isıl İletkenlik: Oda sıcaklığında ısıl iletkenliği 2,0-2,3 W/m·K olup, bu da onu mükemmel bir ısı yalıtım malzemesi yapar.
Isıl Genleşme Katsayısı：10.7-11.2 × 10-6/℃ (RT-900℃)
Isıl Şok Direnci：YSZ çok üstün ısıl şok direncine sahiptir ve bazı ani sıcaklık değişimlerine dayanabilir.
Erime Noktası: 2700°C'nin üzerinde, bu da onu aşırı ortamlar için ideal hale getirir
Isıl İletkenlik: 2.0-2.3 W/m·K (oda sıcaklığı), Bu düşük ısıl iletkenlik onu mükemmel bir ısı yalıtkanı yapar
Termal Genleşme Katsayısı: 10,7-11,2 × 10^-6/°C (RT-900°C), Bu orta düzeydeki termal genleşme katsayısı termal stresi azaltmaya yardımcı olur
Termal Şok Direnci: Mükemmel termal şok direnci, hızlı sıcaklık değişimlerine dayanmasını sağlar

Kimyasal Özellikler

YSZ'nin endüstrideki kimyasal özellikleri esas olarak mükemmel kararlılığında yansıtılır. Korozyona ve oksidasyona dayanıklıdır, güçlü asitler ve alkaliler tarafından kolayca aşınmaz ve yüksek sıcaklıktaki oksidasyon ortamlarında stabil tutulabilir. Buna ek olarak, biyouyumludur ve bu da onu tıbbi implantlar için ideal hale getirir.

Bu performans özellikleri YSZ'yi zorlu uygulamalarınız için ideal bir seçim haline getirir. Yüksek mukavemete, yüksek sıcaklık direncine veya kimyasal eylemsizliğe ihtiyacınız olsun, YSZ ihtiyaçlarınızı karşılayabilir. Uygun YSZ spesifikasyonunu seçerken, bu performans parametrelerini özel uygulama gereksinimlerinizle dikkatlice tartmanız önerilir.

YSZ Seçim Rehberi

YSZ'yi seçtiğinizde, farklı tiplerin özelliklerini ve uygun uygulama senaryolarını anlamanız gerekir. İtriyum oksit (Y2O3) içeriğine göre, YSZ pazarı esas olarak üç seriye ayrılmıştır.

3mol% YSZ

3mol% YSZ, piyasadaki en popüler kısmen stabilize edilmiş zirkonyum ürünüdür. Bazı yüksek performanslı yapısal uygulamalar için ilk tercihtir. Kısmen stabilize edilmiş zirkonyum, oda sıcaklığında çoğunlukla tetragonal bir faz yapısı sunar. Başlıca mekanik özellikleri şunlardır:

Bükülme Özellikleri–1200 MPa
Kırılma Tokluğu–10 MPa·m1/2
Aşınmaya ve darbeye dayanıklı
Uygulamanızın yüksek strese ve sık mekanik şoklara dayanması gerekiyorsa, 3mol% YSZ sizin için ideal seçimdir.

5mol% YSZ

5mol% YSZ daha dengeli performans ve işlenebilirliğe sahiptir. Mükemmel reolojik özelliklere, olağanüstü kalıplama özelliklerine ve iyi sinterleme aktivitesine sahiptir.

Ürününüz hassas işleme detayları ve karmaşık işleme şekilleri gerektiriyorsa, 5mol% YSZ'nin mükemmel işleme performansı tasarım hedeflerinize daha iyi ulaşmanıza yardımcı olabilir.

5mol% YSZ aşağıdaki işlemler için çok uygundur:

Şerit döküm işlemi
Enjeksiyon kalıplama
Hassas yapısal parça imalatı

8mol% YSZ

8mol% YSZ, zirkonyum oksitin tam stabilizasyonunu sağlar ve iyon iletken uygulamalar için ideal bir malzemedir. Oda sıcaklığında saf kübik faz yapısı sergiler. Tamamen stabilize edilmiş zirkonyum, mükemmel oksijen iyon iletkenliği ve olağanüstü yüksek sıcaklık stabilitesi ile karakterize edilir.

Katı oksit yakıt hücreleri gibi yüksek iyonik iletkenlik gerektiren bazı uygulamalarda ideal seçiminizdir！

YSZ Uygulaması

Endüstriyel Uygulamalar

Endüstriyel alanda YSZ'nin geniş bir uygulama yelpazesi vardır ve performansı mükemmeldir: korozyon direnci, aşınma direnci, yüksek sertlik, düşük sürtünme ve yüksek tokluk. Bu malzemenin avantajlarını aşağıdaki senaryolarda bulabilirsiniz:

Pompa Gövde Bileşenleri
Kesme Aletleri
Vana Sistemi
Rulman Bileşenleri
Aşınmaya Dayanıklı Kaplama

Tıbbi Alan

YSZ, iyi biyouyumluluk ve mekanik özelliklere sahip olduğundan implant malzemeleri için ideal bir seçimdir

Diş hekimliğinde güzel ve dayanıklı tüm seramik kronlar ve implantlar
Ortopedik uygulamalarda yüksek mukavemetli, dayanıklı bir eklem protezidir.
Tıbbi ekipmanlarda güvenilir bir tıbbi ekipman bileşenidir

Enerji Sektörü

Enerji uygulamalarında YSZ, katı oksit yakıt hücreleri (SOFC) için elektrolit, gaz türbinleri için termal koruma kaplamaları ve yüksek sıcaklık ortamları için oksijen sensörü malzemeleri olarak kullanılabilir.

Havacılık ve Uzay

Havacılıkta YSZ'nin yüksek sıcaklık performansı ve dayanıklılığı çok önemlidir. Motorun sıcak parçaları için termal koruma sistemi haline getirilebilir ve ayrıca bazı yüksek sıcaklık yapısal parçalarında da görülebilir.

Çözüm

Yttria ile stabilize edilmiş zirkonyumun hayatın her alanında geniş bir kullanım alanı vardır. Bu makaleyi okuyarak farklı bir şey elde edeceğinizi umuyorum.

Seramik malzemeler hakkında daha fazla bilgi edinin.

Üretim Kapasitesi

Yetenekler

Sanayi

Fonksiyonlara Göre

Malzemelere Göre