氧化鋯陶瓷的特性與應(yīng)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(yīng)用中的優(yōu)勢。

快速鏈接

性能對比

材料特性

應(yīng)用

技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)勢

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(yīng)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(yīng)用中表現(xiàn)優(yōu)異，如刀具、軸承、醫(yī)療植入物等領(lǐng)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(yīng)力而不會斷裂或變形。這在結(jié)構(gòu)件、機械零件等需要承受高應(yīng)力的應(yīng)用中非常有利，能夠確保在復(fù)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(jié)構(gòu)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(lǐng)域的高溫結(jié)構(gòu)件，能夠顯著降低熱損耗，保護關(guān)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(yīng)用于結(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域，減少因熱應(yīng)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。

應(yīng)用

1、結(jié)構(gòu)陶瓷

柱塞、閥芯球、導向塊、工業(yè)刀、軸心等結(jié)構(gòu)件

氧化鋯陶瓷由于其卓越的材料特性，在結(jié)構(gòu)陶瓷領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。首先，其高韌性使其在承受沖擊或應(yīng)力時不易斷裂，適用于高負荷和動態(tài)環(huán)境中的結(jié)構(gòu)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(fù)雜應(yīng)力條件下保持結(jié)構(gòu)完整性，特別是在需要耐高應(yīng)力的應(yīng)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(yīng)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(guān)鍵結(jié)構(gòu)免受熱損傷，如在航空航天領(lǐng)域的熱屏蔽和隔熱層中應(yīng)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(yīng)力引起的失效風險，這在復(fù)合材料、涂層技術(shù)和結(jié)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(jié)構(gòu)陶瓷中的應(yīng)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(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

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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(lǐng)域展現(xiàn)出多樣化的應(yīng)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(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和功能完整性，這使得它成為熱感應(yīng)管、耐火材料的理想材料。在這些應(yīng)用中，氧化鋯陶瓷能夠有效抵御高溫侵蝕，延長設(shè)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(yīng)用的關(guān)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(yīng)用。在這些裝置中，氧化鋯陶瓷能夠精確感應(yīng)和響應(yīng)溫度變化，提供可靠的電性能參數(shù)，從而支持高效能源轉(zhuǎn)換和精確的環(huán)境監(jiān)測。因此，氧化鋯陶瓷在功能陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)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(shù)進步。

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技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)勢

1、技術(shù)創(chuàng)新”氧化鋯陶瓷（鎂穩(wěn)定）”

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(yīng)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(lǐng)域中，展現(xiàn)出無與倫比的優(yōu)勢。