Material

Gốm Zirconia (Y-TZP)

Zirconia ổn định bằng yttri (Y-TZP) là loại gốm oxit dai nhất, với độ dai phá hủy đạt 8–10 MPa·m^1/2 và độ bền uốn tới 1200 MPa. Sự kết hợp…

Gốm Zirconia (Y-TZP)

Zirconia ổn định bằng yttri (Y-TZP) là loại gốm oxit dai nhất, với độ dai phá hủy đạt 8–10 MPa·m^1/2 và độ bền uốn tới 1200 MPa. Sự kết hợp này giúp nó chịu được va đập và tải ngang — những thứ sẽ làm vỡ alumina hoặc silicon carbide. Đó là lý do zirconia xuất hiện trong lưỡi dao, ống bơm, chỏm khớp và mọi ứng dụng mà chi tiết gốm chịu tác động cơ học mạnh.

Zirconia cũng có độ dẫn nhiệt thấp nhất trong các gốm kết cấu được đề cập ở đây (2–3 W/m·K), khiến nó là lớp cản nhiệt tự nhiên. Khối lượng riêng (~6 g/cm³) cao hơn alumina nên thiết kế nhạy cảm về trọng lượng sẽ ưu tiên vật liệu nhẹ hơn, nhưng khi độ dai là yếu tố quyết định thì zirconia thường là câu trả lời.

Typical Properties

Indicative ranges — confirm grade and test conditions before design commitment.

PropertyIndicative Value
Thành phầnYttria-stabilised zirconia (Y-TZP)
Khối lượng riêng6.00-6.05 g/cm3
Độ cứng Vickers1200-1350 HV
Độ bền uốn900-1200 MPa
Độ dai phá hủy8-10 MPa.m1/2
Nhiệt độ làm việc tối đa800-1000 C
Độ dẫn nhiệt2-3 W/m.K
Hệ số giãn nở nhiệt (20-1000 C)10.0 x10-6/K
Potential Advantages

Độ dai phá hủy cao nhất trong các oxit kỹ thuật; kháng mài mòn trượt xuất sắc; có thể đánh bóng đến độ nhám quang học; tương hợp sinh học tốt cho cấy ghép y tế.

Design Considerations

Cấp chất ổn định (hàm lượng yttri) quyết định cả độ dai lẫn nhiệt độ làm việc tối đa — Y-TZP 3 mol% cho độ bền tốt nhất ở nhiệt độ thường nhưng bắt đầu suy giảm trên ~800 °C. Với tải nhiệt cao hơn, hãy xem xét zirconia ổn định một phần (PSZ) hoặc chuyển sang SiC/Si₃N₄.

Limitations & Trade-offs

Suy giảm ở nhiệt độ thấp (LTD) trong môi trường ẩm từ 200–300 °C hạn chế dùng lâu dài trong hơi nước hoặc môi trường ướt trừ khi cấp vật liệu chuyên kháng LTD. Không dùng làm vật cách điện trong một số công thức — cần xác nhận điện trở suất nếu yêu cầu cách ly điện môi.