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为什么要使用复合陶瓷?氧化锆增韧氧化铝和氧化铝增韧氧化锆有何不同?

发布日期:2025-02-24 16:17:05

复合陶瓷以压倒性的进步开创了材料科学的新纪元。 氧化锆增韧氧化铝 氧化铝增韧氧化锆是两种复合陶瓷,兼具氧化锆和氧化铝的优点。下文列出了它们之间的所有主要区别。 氧化锆增韧氧化铝 以及氧化铝增韧氧化锆陶瓷。


氧化锆和氧化铝:概述

氧化铝氧化锆 是工程领域最常用的两种陶瓷。氧化铝以其良好的导热性和优异的硬度而闻名。氧化锆以其优异的韧性和耐热性而闻名。氧化锆的韧性和耐热性使其在高温和高应力下具有良好的机械弹性。


氧化锆及氧化锆陶瓷特性(ZrO2)

氧化锆,有时也称为氧化锆,通常呈白色晶体斜锆石状。它是研究最多的陶瓷之一,具有单斜晶系。在较高的工作温度下,氧化锆还会转变为四方晶系和立方晶系。添加氧化钇等不同化合物可以使氧化锆稳定化,延缓晶型变化。

氧化锆主要用于制造硬质陶瓷,因为它们可以形成耐火材料、磨料和搪瓷。由于其生物相容性,它们也可用于制造牙科元件。稳定化氧化锆常用于氧传感器和燃料电池。它们具有高离子电导率,并成功应用于电陶瓷。

陶瓷氧化锆的特性如下 

特性

单位

氧化锆密度

5.7克/立方厘米

氧化锆硬度

13 兆帕

氧化锆热导率

3 瓦/马克

氧化锆热膨胀系数

10×10-6(1/摄氏度)

氧化锆抗冲击性能

250摄氏度

抗弯强度

1000兆帕

抗压强度

2000兆帕


氧化铝陶瓷及氧化铝陶瓷特性(Al2O3)

氧化铝(rAlumina)又称氧化铝(Aloxide)和刚玉(Alundum)。氧化铝是最好的电绝缘体之一,具有较高的导热性。它通常不溶于水,通常以刚玉晶体的形式存在。它具有优异的生物相容性和惰性,使其成为医疗器械的理想选择。

氧化铝具有高硬度、耐磨性和耐低腐蚀性。耐高温、热稳定性和良好的导热性是使用氧化铝的其他优势。 氧化铝陶瓷。氧化铝陶瓷 通常适用于高温应用,例如反应器或加热系统中的热电偶。

陶瓷氧化铝的特性如下:

特性

单位

氧化铝密度

3.72克/立方厘米

氧化铝硬度

1100千克/平方毫米

氧化铝热导率

25 瓦/马克

氧化铝热膨胀系数

8.2×10-6(1/摄氏度)

氧化铝比热容

880 焦耳/千克开尔文

抗弯强度

345兆帕

抗压强度

2100兆帕


氧化锆与氧化铝

下表重点介绍了 ZTA 和 ATZ 中使用的两个元素的比较。

财产 

氧化铝 

氧化锆 

化学成分

  • 构成氧化铝

(氧化铝)

  • 可发生相变的二氧化锆

热性能

  • 与氧化锆陶瓷相比熔点较低

  • 良好的导热性和电绝缘性能

  • 熔点较高,在高温环境下性能良好

  • 抗热震性好

机械性能

  • 卓越的耐磨性

  • 莫氏硬度高

  • 更高的抗弯强度和抗压强度

耐化学性

  • 高度惰性和稳定性,可抵抗大多数酸和碱

  • 耐碱、熔融金属和酸

经济学

  • 由于生产原料是自然界中丰富的铝土矿,因此成本较低

  • 它更昂贵,并且需要严格的制造方法和原理


氧化锆增韧氧化铝(Al2O3-ZrO2)

氧化锆增韧氧化铝 顾名思义,它是氧化锆和氧化铝的混合物。氧化锆是锆石的氧化物,在材料中含量为五分之一或十分之一。 氧化锆增韧氧化铝. ZTA 产品通常比氧化铝更耐用、更坚固,而且成本低于纯氧化锆金属。

锆刚玉 主要用于需要结构优点的应用中,因为它们赋予稳定性、硬度和耐磨性。 锆刚玉 具有许多材料优势,包括工作温度可达1500摄氏度。 锆刚玉 具有更高的断裂韧性、优异的弯曲强度,并且由于热液特性,具有更高的耐老化性。它们经过烧结和热等静压,以确保 锆刚玉 为所针对的应用程序带来可靠性。


氧化锆增韧氧化铝的性能

的属性 氧化锆增韧氧化铝 对材料的性质和功能有着重要的贡献。 锆刚玉 是由形成的晶粒的亚稳态四方相所致。常见的ZTA样品中ZrO2的含量为10%到20%。ZrO2的含量是ZTA在各种应用中的决定性因素。

锌硫脲 其价格介于氧化铝和氧化锆之间,因为其几何形状介于氧化铝和氧化锆陶瓷之间。因此 锆刚玉 远低于纯氧化锆和氧化铝。复合材料的强度通过一种称为应力诱导相变的增韧工艺来提高。

特性

价值

密度

4.1 – 4.38 克/立方厘米

硬度

1750 – 2100 努普

弹性

45 – 49 x106 磅/平方英寸

热膨胀

8.1 x10-6 1/c

泊松比

0.26

抗弯强度

130 KSi

热导率

20 – 21 瓦/马克

抗压强度

2500 – 3000 兆帕

维氏硬度

16 – 21.5 GPa

介电强度

16千伏/毫米

体积电阻率

>1016 欧姆-厘米


氧化锆增韧氧化铝的应用

应用 氧化锆增韧氧化铝 供参考:

  • 工业用线、线规和金属滚轮

  • 金属挤压模具

  • 用于工业中耐用应用的阀门和阀座材料。

  • 用于制造耐磨喷嘴

  • 用于制造可用于超高压应用的泵送元件

  • 用作输送磨蚀性流体或高流量材料的管线中的球阀和阀座的制造材料。


氧化铝增韧氧化锆

氧化铝增韧氧化锆 (ATZ) 是一种陶瓷复合材料,具有卓越的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性。ATZ 主要采用传统等静压成型工艺,以提高材料机械性能的可靠性。氧化铝增韧氧化锆通常比氧化锆更耐损伤。 氧化铝氧化锆 通常包含在一组称为 AZ 复合材料的复合材料中。


氧化铝增韧氧化锆的性能

氧化铝增韧氧化锆的工作温度为1500摄氏度。它具有高耐磨性、化学惰性和极高的断裂韧性。与纯氧化锆相比,它具有更高的强度。

特性

价值

密度

5.5克/立方厘米

硬度

14 吉帕

弹性

45 – 49 x106 磅/平方英寸

泊松比

0.23

抗弯强度

1800 KSi

热导率

6 瓦/马克

抗压强度

2500兆帕

杨氏模量

340 吉帕

介电强度

25千伏/毫米

体积电阻率

>1016 欧姆-厘米


氧化铝氧化锆的性质

  • 氧化铝氧化锆 用于阀门、阀座等高压设备

  • 氧化铝氧化锆 用作金属成型滚轮和导轨

  • 它们用于轴承和衬套材料。


氧化锆增韧氧化铝 vs 氧化铝增韧氧化锆

锆氧化铝和氧化铝锆 是由氧化锆和氧化铝组成的复合陶瓷。氧化锆赋予其四方相的部分稳定性,而氧化铝则赋予其适度的韧性。氧化铝和氧化锆的组合有助于保持较高的硬度和良好的强度。它还赋予其在低温下的抗降解性能。

锆刚玉 陶瓷中,氧化锆为增韧相,氧化铝为基质相。 锆刚玉 通过在氧化铝中添加非稳定氧化锆,赋予其更高的断裂韧性。这是裂纹前沿与第二相相互作用的结果。  氧化锆增韧氧化铝 由于其增强的性能,被用于关节成形术等应用。

而氧化铝增韧氧化锆则以氧化铝为增韧相,氧化锆为基体相。这种复合材料通常是将氧化铝添加到氧化锆中,以获得具有高韧性的陶瓷材料。陶瓷 氧化铝氧化锆 比纯锆更耐用。


锆刚玉和氧化铝锆的优点

高强度和断裂韧性 氧化铝氧化锆 使其适用于牙科植入物等应用。由于其优异的生物相容性,它们也适合用作骨科植入物

氧化铝氧化锆 或者 锆刚玉 两者都可以制备成纳米或微米级。氧化锆和氧化铝的百分比可根据需求和应用进行相应调整。复合材料例如 氧化铝氧化锆 或者 锆刚玉 比稳定氧化锆更具优势。与部分稳定氧化锆和钇稳定氧化锆相比,它们具有多种特性。

氧化铝氧化锆 锆刚玉 在较低工作温度下也能抵抗性能下降。它们还具有更高的强度和断裂韧性。这些陶瓷复合材料的疲劳强度远高于稳定氧化锆或钇增韧氧化锆。


底线

氧化铝增韧氧化锆和 氧化锆增韧氧化铝 这两种复合材料都是最优秀的复合陶瓷,具有诸多优势。两种不同陶瓷的结合赋予了最终形成的复合材料优异的性能。然而,相态的转换也为最终形成的陶瓷带来了不同的性能。

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