Zirconia (Zirconi Oxit)

Zirconia (zirconi dioxit, ZrO2) là một loại gốm kỹ thuật hiệu suất cao được đánh giá cao chủ yếu nhờ khả năng chịu nhiệt độ cực độ và cơ chế làm cứng độc đáo. Zirconia tinh khiết trải qua các biến đổi pha gây phá hủy trong quá trình nung nóng và làm nguội, vì vậy các cấp thương mại được ổn định — phổ biến nhất với yttria (Y2O3) ở 5–8 wt% — để tạo ra zirconia ổn định yttria (YSZ) với cấu trúc tinh thể lập phương hoặc tứ phương ổn định. Quá trình ổn định này rất quan trọng: nó ngăn chặn sự thay đổi thể tích phá hủy mà nếu không sẽ gây nứt trong quá trình chu kỳ nhiệt.

Các tính chất nổi bật của vật liệu này là điểm nóng chảy đặc biệt cao (~2.700°C) và độ dẫn nhiệt rất thấp (khoảng 2,0 W/m·K ở nhiệt độ phòng). Những đặc điểm này khiến YSZ trở thành vật liệu được lựa chọn cho lớp phủ cách nhiệt trên cánh tuabin khí, nơi nó cho phép nhiệt độ vận hành cao hơn và hiệu suất động cơ cải thiện. Trong lĩnh vực vật liệu chịu lửa, gạch và vật liệu đúc gốc zirconia cung cấp khả năng chống chịu vượt trội trước sự tấn công của kim loại nóng chảy và xỉ trong nồi rót thép, lớp lót lò thủy tinh và bình xử lý kim loại màu. Đối với đúc mẫu chảy của hợp kim siêu bền gốc niken, hệ thống vỏ zirconia mang lại sự ổn định nhiệt và tính trơ cần thiết cho các chi tiết hàng không vũ trụ và phát điện phức tạp.

Khi tìm nguồn cung zirconia, người mua nên chỉ định loại ổn định (ổn định hoàn toàn FSZ so với ổn định một phần PSZ), hàm lượng yttria, phân bố cỡ hạt và thành phần pha. Khoảng cách giá giữa zirconia cấp vật liệu chịu lửa thông thường và cấp gốm độ tinh khiết cao là đáng kể, vì vậy việc xác minh COA so với yêu cầu kỹ thuật là cần thiết. Đối với các ứng dụng chu kỳ nhiệt, hãy yêu cầu dữ liệu về độ ổn định pha và hàm lượng monoclinic sau nhiều chu kỳ nung nóng/làm nguội, vì điều này tương quan trực tiếp với hiệu suất trong vận hành và tuổi thọ chi tiết.