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焼結温度を下げ、アルミナ(al₂o₃)とジルコニア(zro₂)セラミックの圧縮を強化するための焼結エイズ

2025-08-19

Engineering Ceramic Co。、(EC©™)レポート:

ECテクニカルチームは、20年以上の生産経験を積んで、アルミナ(Al₂o₃)とジルコニア(Zro₂)セラミックの焼結温度と生産コストを削減することに専念し、強度、靭性、硬度などの特性を大幅に改善しています。この記事で提示された10の焼結エイズは、長年の業界専門家の研究から認められた解決策です。この基盤の上に構築されたEC©™は、独自のソリューションを開発するために、広範なテストと顧客の要件を実用的なアプリケーション環境と組み合わせて実施しました。焼結エイズ1〜5はアルミナセラミック用で、6〜10はジルコニアセラミック用です。機密性の理由から、簡単な説明のみが提供されます。


1。MGSIO(複合液相援助)

構成:mgo-sio₂ベースの複合焼結エイド(mgo≈1–2% +sio₂≤3%)

機構:1450〜1550°Cで低販売点液相(ケイ酸塩ガラス相)を形成し、粒子の再配置と濃度を促進しますが、MGOは異常な粒成長を抑制します。

パフォーマンスの利点:

    1500°C未満に減少したオシタリング温度(純粋なal₂o₃は1600°C以上を必要とします)を除いて、99%を超える密度を達成しました。

    OFINE-GRAIND構造は、曲げ強度を400〜600 MPaに増強し、耐摩耗性を改善します。

アプリケーション:構造セラミック成分(例:切削工具、ベアリングボール)、耐摩耗性ライナー、電子包装基板。

特性:バランス密度と高温強度、過剰なガラス相による耐食性分解を回避します。


2。Tio₂(格子拡散プロモーター)

構成:Nano-Tio₂(アナターゼ、粒子サイズ<50 nm)

機構:ti⁴⁺は、al³⁺を置き換え、al³⁺拡散経路を活性化する格子空室(固相焼結ドミナント)を作成し、焼結する活性化エネルギーを減少させます。

●パフォーマンスの利点:

    100〜200°C減少した浸透温度は、純粋なal₂o₃の高密度化を加速します。

    Osub-Micronの穀物洗練は、硬度(HV)を15〜20%増加させ、熱衝撃耐性を改善します。

●アプリケーション:透明なアルミナセラミック(赤外線窓、高圧ナトリウムランプチューブ)、高温構造成分(酸化耐性部品)。

●特性:ガラス相は導入されておらず、高純度の光学または電気特性を維持します。


3。Ylao(希土類穀物境界レギュレーター)

●構成:y₂o₃ +la₂o₃コンポジット希土類添加剤(合計加算0.5〜2%)

●メカニズム:希土類イオンは、粒界で分離し、不純物を浄化し(たとえば、Na⁺)、粒界の移動を阻害し、均一な濃度の促進、穀物の粗大化を抑制します。

●パフォーマンスの利点:

    浸透圧力粒子成長(ピン留め効果)、高温強度保持率は90%> 90%(1000°Cでテスト)。

    Oincreases Fracture靭性(KIC)から4〜5 MPa・M¹/²(単相Al₂O₃≈3MPa・m¹/²)。

●アプリケーション:高温航空宇宙コンポーネント(燃焼チャンバーライナー)、摩耗および耐腐食性産業装置(バルブ、ポンプシール)。

●特性:粒の境界の凝集を強化し、高温安定性と機械的信頼性のバランスを取ります。


4。ZrAL(位相変換コンポジット)

●構成:部分的に安定化されたzro₂(t-zro₂)は、al₂o₃マトリックスに分散しています(ztaセラミック、zro₂コンテンツ5〜15%)

●メカニズム:T-Zro₂粒子は、ストレス誘発性相変換(T→M)を受け、エネルギーを吸収し、強化のために亀裂をそらす。 Nano-Zro₂はまた、粒子の成長を阻害します。

●パフォーマンスの利点:

    耐衝撃性の靭性は、8〜12 MPa・m¹/²(純粋なal₂o₃≈3mpa・m¹/²)に有意に増加しました。

    屈する強度は500 MPa以上で、優れた耐衝撃性があります。

●アプリケーション:高性能構造成分(歯科インプラント橋台、弾道装甲板)、高負荷耐摩耗性部品(セラミックベアリング、研削媒体)。

●特性:硬さと亀裂伝播抵抗を組み合わせて、伝統的なal₂o₃の機械的性能の制限を破ります。


5。Camgsio(費用対効果の高い複合液相援助)

●構成:CAO-MGO-SIO₂システム(CMSシステム、合計追加3〜5%)

●メカニズム:多成分低ヨートティック液相(<1300°C)を形成し、高濃度の効率で毛穴を急速に充填します。

●パフォーマンスの利点:

    閉じ込め温度は〜1400°Cに低下し、費用に敏感なアプリケーションに最適です。

    高温強度は、ガラス相のため、高温強度はTHS-Mgsioよりもわずかに低いです。

●アプリケーション:低コストの耐摩耗性部品(機械式ブッシング、産業用セラミックローラー)、建設材料(タイル補強材)。

●特性:大規模生産に適した焼結効率と費用対効果のバランスをとります。


6。Y3Z(Yttria安定化ジルコニアメインスタビライザー)

●構成:3 mol%y₂o₃和解zro(3y-tzp)

●メカニズム:Y³⁺はZro₂格子に溶解し、室温で四角形のメタストラブル相(T-Zro₂)を安定化し、強化のために応力誘発性相変換(T→M)を使用します。

●パフォーマンスの利点:

    最大8〜10 mpa・m¹/²の耐酸化靭性、曲げ強度> 1000 MPa。

    okontrollable穀物サイズ(均一なナノスケール構造)、優れた生体適合性。

●アプリケーション:歯科修復物(全セラミッククラウン、インプラントアバットメント)、精密ツール(セラミックブレード)、生物医学インプラント。

●特性:臨床的に検証された、古典的な高強度の高強度ジルコニアシステム。


7。

●構成:MAS Glass Aid(MGO-Al₂O₃-Sio₂)またはY-Masバリアント

●メカニズム:1250〜1350°Cで低販売点ガラス液相を形成し、ZRO₂粒子を湿らせて再配置と高密度化を促進します。

●パフォーマンスの利点:

    1350°C未満に減少した浸透温度(従来の3Y-TZPには1500〜1600°Cが必要です)。

    onsensification> 99%、表面仕上げは精密な光学成分に適しています。

●アプリケーション:迅速な介入歯科用セラミックブロック、赤外線光学窓(透明なZro₂コンポーネント)、低コストの構造部品(衛生セラミックバルブコア)。

●特性:液相焼結は、密度を加速し、プロセスサイクルを短縮し、エネルギー消費を削減します。


8。SCZR(スカンジウム安定化超高温システム)

構成:sc₂o₃安定化zro(scsz、sc³⁺追加5–15 mol%)

機構:Zr⁴⁺とのsc³⁺半径の高い互換性は固溶体を可能にし、安定した立方相(c-zro₂)または超微細なt-Zro₂を形成し、相変換の分解を阻害します。

パフォーマンスの利点:

    Ohigh-Temperature Strength Restention> 95%(1200°Cでテスト)、硬度(HV)≥1200。

    オクアレクト靭性6〜8 MPa・m¹/²、優れた熱衝撃耐性(ΔT800°Cサイクリング)。

Applイケーション:エアロエンジン、固体酸化物燃料電池(SOFC)電解質、極端な環境シール用の熱バリアコーティング。

特性:優れた高温安定性と構造的信頼性は、費用がかかります(SCは希少金属です)。


9。CEZR(CERIA安定化防止システム)

構成:ceo₂和解zro(ce-tzp、ce⁴⁺追加8-12 mol%)

機構:ce⁴⁺/ce³⁺原子価スイッチングは酸素空孔を精製し、酸化分解を阻害します。四角い位相安定化により、靭性が向上します。

パフォーマンスの利点:

    卵形成酸化耐性(Ce³⁺格子劣化が減少します)。

    発移動可能な高温導電率(酸素イオン移動の強化)、骨折靭性5〜7 MPa・m¹/²。

アプリケーション:自動車排気清浄機基質、高温触媒反応器、電子センサー成分。

特性:機能的複合バランスの機械的特性と環境耐久性(酸化、電気化学的条件など)。


10。ZrSIC(Whisker/Nanotube相乗効果剤)

構成:Zro₂Matrixで構成されたSICナノチューブまたはウィスカー(追加3〜10%)

機構:SIC補強材は、亀裂の先端を橋渡しし、引き抜きによってエネルギーを消散します。同時に、Zro₂粒子の粗大化を阻害し、熱伝導率を向上させます。

パフォーマンスの利点: 12〜15 MPa・m¹/²の脱骨骨折靭性(従来のzro₂≈8mpa・m¹/²)。

    12〜15 MPa・m¹/²の脱骨骨折靭性(従来のzro₂≈8mpa・m¹/²)。

    生殖的に熱衝撃耐性が増強されました(熱伝導率の増加、熱ストレスの減少)。

アプリケーション:極端な温度サイクリングコンポーネント(エアロエンジン燃焼チャンバーライナー)、インパクトのある耐摩耗性装備(マイニングクラッシャーハンマーライナー)。

特性:マルチスケールの強化メカニズム、単一材料のパフォーマンスボトルネックを克服します。




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