เซอร์โคเนีย (เซอร์โคเนียมออกไซด์)

เซอร์โคเนีย (เซอร์โคเนียมไดออกไซด์, ZrO2) เป็นเซรามิกเทคนิคสมรรถนะสูงที่มีคุณค่าเนื่องจากความต้านทานอุณหภูมิสูงสุดและกลไกการเสริมความแข็งแรงที่เป็นเอกลักษณ์ เซอร์โคเนียบริสุทธิ์ผ่านการเปลี่ยนเฟสที่ทำลายล้างระหว่างการให้ความร้อนและการทำให้เย็น ดังนั้นเกรดเชิงพาณิชย์จึงถูกทำให้เสถียร — โดยทั่วไปด้วยอิตเทรีย (Y2O3) ที่ 5–8 wt% — เพื่อผลิตเซอร์โคเนียเสถียรด้วยอิตเทรีย (YSZ) ที่มีโครงสร้างผลึกแบบคิวบิกหรือเตตระโกนัลที่เสถียร กระบวนการทำให้เสถียรนี้มีความสำคัญ: มันป้องกันการเปลี่ยนแปลงปริมาตรที่ทำลายล้างซึ่งจะทำให้เกิดการแตกระหว่างการหมุนเวียนความร้อน

คุณสมบัติที่โดดเด่นของวัสดุนี้คือจุดหลอมเหลวที่สูงเป็นพิเศษ (~2,700°C) และการนำความร้อนที่ต่ำมาก (ประมาณ 2.0 W/m·K ที่อุณหภูมิห้อง) ลักษณะเหล่านี้ทำให้ YSZ เป็นวัสดุที่เลือกใช้สำหรับการเคลือบกั้นความร้อนบนใบพัดกังหันก๊าซ ซึ่งช่วยให้อุณหภูมิการทำงานสูงขึ้นและประสิทธิภาพเครื่องยนต์ดีขึ้น ในภาควัสดุทนไฟ อิฐและแคสเทเบิลที่ใช้เซอร์โคเนียเป็นฐานให้ความต้านทานที่โดดเด่นต่อการโจมตีของโลหะหลอมเหลวและสแลกในทัพพีเหล็ก ผนังเตากระจก และภาชนะแปรรูปโลหะนอกกลุ่มเหล็ก สำหรับการหล่อแบบขี้ผึ้งหายของซูเปอร์อัลลอยนิกเกิล ระบบเปลือกเซอร์โคเนียมอบเสถียรภาพทางความร้อนและความเฉื่อยที่จำเป็นสำหรับชิ้นส่วนการบินและอวกาศและการผลิตไฟฟ้าที่ซับซ้อน

เมื่อจัดหาเซอร์โคเนีย ผู้ซื้อควรระบุประเภทการทำให้เสถียร (เสถียรเต็มที่ FSZ เทียบกับเสถียรบางส่วน PSZ) ปริมาณอิตเทรีย การกระจายขนาดอนุภาค และองค์ประกอบเฟส ช่องว่างราคาระหว่างเซอร์โคเนียเกรดวัสดุทนไฟทั่วไปและเกรดเซรามิกความบริสุทธิ์สูงนั้นมีมาก ดังนั้นการตรวจสอบ COA กับข้อกำหนดจำเพาะจึงเป็นสิ่งจำเป็น สำหรับการใช้งานที่มีการหมุนเวียนความร้อน ให้ขอข้อมูลเกี่ยวกับเสถียรภาพของเฟสและปริมาณโมโนคลินิกหลังจากหลายรอบการให้ความร้อน/การทำให้เย็น เนื่องจากสิ่งนี้สัมพันธ์โดยตรงกับประสิทธิภาพในการใช้งานและอายุการใช้งานของชิ้นส่วน