Cirkonio oksido keramika yra pažangių keraminių medžiagų klasė, pasižyminti unikaliomis savybėmis, todėl jas galima pritaikyti įvairiems tikslams. Cirkonio oksido keramikos sudėtis atlieka lemiamą vaidmenį nustatant jų mechanines, šilumines ir elektrines savybes, todėl jos labai pageidaujamos tokiose pramonės šakose kaip aviacija, elektronika ir biomedicinos inžinerija.
Pagrindinė cirkonio keramikos sudėtis
Pagrindinė cirkonio oksido keramikos sudėtis apima cirkonio oksidą kaip pagrindinį komponentą. Cirkonis yra pereinamasis metalas, kuris, susijungęs su deguonimi, sudaro stiprų ir stabilų oksidą. Cirkonio oksido kristalinę struktūrą galima pakeisti pridedant arba pašalinant stabilizuojančias medžiagas, kurios dažniausiai yra itris (itrio oksidas), magnezija (magnio oksidas) arba kalcis (kalcio oksidas). Skirtingi šių stabilizatorių kiekiai pridedami, kad cirkonis nepakeistų iš tetragoninės fazės į monoklininę. Tai vadinama martensitine transformacija.
Itrio stabilizuotas cirkonis (YSZ)
Labiausiai paplitęs cirkonio oksido keramikos tipas yra itriu stabilizuotas cirkonis (YSZ), kuriame itrio dedama į cirkonio oksidą, kurio koncentracija svyruoja nuo 3 iki 8 mol%. Tai stabilizuoja tetragonalinę fazę ir pagerina mechanines savybes, tokias kaip didelis kietumas, atsparumas lūžiams ir atsparumas dilimui bei korozijai. YSZ plačiai naudojamas tokiose srityse kaip pjovimo įrankiai, guoliai ir dantų protezavimas.
Iš dalies stabilizuotas cirkonis (PSZ)
Kitas tipas vadinamas iš dalies stabilizuotu cirkoniu (PSZ). Jame yra tetragoninių ir monoklininių fazių mišinys, nes naudojamas mažiau stabilizuojančių medžiagų. PSZ gali būti naudojamas dujų turbinose, šilumos barjerinėse dangose ir kai kuriuose biomedicininiuose implantuose, nes turi unikalią mikrostruktūrą, dėl kurios jis yra stipresnis ir atsparesnis šiluminiam šokui.
Cirkonio oksido keramikos sudėtis gali būti toliau modifikuojama įdedant priedų arba priedų, siekiant pagerinti specifines savybes. Pavyzdžiui, norint pagerinti cirkonio oksido atsparumą aukštos temperatūros korozijai, galima pridėti cerio oksido, todėl jis tinkamas naudoti atšiaurioje aplinkoje.
Apibendrinant galima pasakyti, kad cirkonio oksido keramika yra universali medžiagų klasė, kurios sudėtis daugiausia sudaryta iš cirkonio oksido ir stabilizatorių. Kruopštus šių komponentų pasirinkimas ir kontrolė leidžia pritaikyti savybes, todėl cirkonio oksido keramika yra neįkainojama įvairiose pramonės šakose, kur reikalingos aukštos kokybės medžiagos. Nesvarbu, ar tai būtų aviacija, elektronika ar biomedicinoje, cirkonio oksido keramika ir toliau demonstruoja savo svarbą plečiant technologinės pažangos ribas.
