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高性能陶瓷複合材料
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Zirconia 氧化鋯系列 (Zirconium Oxide, ZrO2)3
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Zirconia 氧化鋯系列 (Zirconium Oxide, ZrO2)

Rauschert 透過添加不同的穩定劑(如氧化釔 Y2O3 或 氧化鎂 MgO)來調控其晶相結構,包含釔穩定氧化鋯(Y-TZP)和氧化鎂穩定氧化鋯(Mg-PSZ),以及能抗 pH 0-14的全安定化氧化鋯(Y-FSZ)。

規格與說明

氧化鋯陶瓷以其卓越的斷裂韌性(Fracture Toughness)著稱,被譽為「陶瓷鋼」。 Rauschert 透過添加不同的穩定劑(如氧化釔 Y2O3 或 氧化鎂 MgO)來調控其晶相結構,以適應不同的應用環境。

1. Zirconia Y (Y-TZP,釔穩定四方相氧化鋯)
材料特性與優勢:

  • 相變增韌:擁有卓越的機械強度與韌性。當材料受到應力產生微裂紋時,裂紋尖端的應力會誘發四方相晶體轉變為單斜相,產生的體積膨脹(約 3-5%)會產生壓縮應力來「夾住」裂紋,阻止其進一步擴散。
  • 高緻密度和高硬度的細小晶粒,使得 Zirconia Y 可以加工至鏡面級的光潔度,極大降低摩擦係數並提升耐磨耗壽命
  • 顏色選擇:提供白色與黑色。黑色氧化鋯在精品外觀件或需要遮光的工業應用中具有獨特優勢。

2. Zirconia M (Mg-PSZ,氧化鎂穩定氧化鋯)
Zirconia M 相對於常見的釔穩定氧化鋯(Y-TZP)具有極強的抗老化能力,主要源於其獨特的微觀結構與化學穩定性
材料特性:
  • Zirconia M (Mg-PSZ) 在高溫、高壓及潮濕環境下展現出更優異的穩定性,是重工業機械應用的首選。
  • 組成:使用氧化鎂(MgO)作為穩定劑,在 100-300℃ 區間對水分子的化學抗性更高,不易發生類似的脫穩反應。
  • 晶相結構特點:Mg-PSZ 是在「立方相(Cubic)」基體中包裹著細小的「四方相」析出物,這種基體約束機制使得四方相顆粒較難受到外部水分觸發而產生自發相變,有效抑制了表面劣化的發生。
優勢:
  • 熱膨脹係數與鋼鐵相近:其熱膨脹係數與多數鋼鐵材料非常接近,能有效減少因熱膨脹不匹配產生的應力。
  • 抗水解老化性:作為 Mg-stabilized 材料,在潮濕或高壓釜環境(Hydrothermal aging)等飽和蒸汽環境下仍能保持結構完整,抵抗低溫降解 (LTD),不會像 Y-TZP 那樣迅速發生表面強度退化。
  • 加工靈活性:Zirconia M 支援多種製造技術,包括壓製(Pressing)、擠製(Extrusion)與射出成形(Injection Moulding) 。這使其不僅能製造簡單的管材或板材,還能生產幾何形狀極其複雜的高精度精密零件。

3. Zirconia Y-FSZ (釔穩定氧化鋯/全安定化氧化鋯)
材料特性:
  • 與市面上常見的緻密級 Y-TZP 氧化鋯不同,Rauschert 的這款 Y-FSZ 具有顯著的多孔性結構
  • 穩定的晶相結構:由於添加了高比例的氧化釔 (約等於8 mol%),該材料在從燒結溫度冷卻至室溫的過程中,能完全保持「立方相(Cubic phase)」結構。這意味著它不會發生相變增韌,但具有極佳的高溫結構穩定性,不會因為溫度循環而產生體積變化裂紋。
  • 成形工藝:此品項採用擠製成形(Extrusion),適合製造管狀或長條狀的組件。
優勢:
  • 全範圍的化學抗性 (pH 0-14):能在極酸或極鹼的強腐蝕性化學流體中使用。
  • 精密微孔過濾與載體功能:可作為微濾(Microfiltration)陶瓷膜管,或是催化劑載體。
  • 高溫熱穩定性:在高溫環境下具有優良的尺寸穩定性,且其多孔結構能有效吸收熱衝擊能量,降低因熱應力導致的災難性損壞風險。

產品比較表

材料名稱

Material

主成分

Main Content

(%)

抗彎曲強度

3-Point-Flexural Strength

(MPa)

維氏硬度

Vickers Hardness

(HV)

斷裂韌性

Fracture Toughness SEVNB

(Mpa·m1/2​)

CTE 30-600℃

(10-6 K-1)

熱導率

Thermal Conductivity at RT

(W/mK)

抗熱衝擊性

Thermal Shock Resistance

(K)

室溫下的體積電阻率

Specific Volume Resistivity at RT (Ω·cm)

Zirconia Y

ZrO2 : Y
100%

>1100 (3 P.B.)

1280 [HV 0.1]
1250 [HV 10]

6.5

9.5-10.5

2.9

250

10^12

Zirconia M

ZrO2​ : Mg
100%

>570 (3 P.B.)

1050 [HV 0.1]

7.8

9.5-10.5

3

250

10^13

Zirconia Y-FSZ

ZrO2​ / Y2O3
>85% / 13.5%

N/A

N/A

N/A

11

Open Porosity: 25-35%
Pore Dia: 0.2-0.8μm
Chemical Resistance: 0-14 pH

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