Циркониевые материалы отличаются хорошей ионной проводимостью.

У большинства оксидов с ростом температуры теплопроводность l снижается, у ZrO₂ остаётся практически постоянной.

При 1000 – 1200 ^оС диоксид циркония - полупроводник. Проводимость имеет ионный характер благодаря образованию кислородных вакансий при замещении Zr⁺⁴ двух- и трёхвалентными ионами.

Области использования

Традиционно керамика на основе стабилизированного ZrO₂ применяют в металлургической промышленности для плавки и разливки металлов.

Современная циркониевая керамика:

(реализация эффекта трансформационного упрочнения)

детали газотурбинных, дизельных и ракетных двигателей, узлы трения, уплотнительные кольца насосов, элементы запорной арматуры, форсунки распылительных камер, фильеры для протяжки проволоки, режущий инструмент, в медицине имплантанты в костные ткани,

высокотемпературные нагреватели для разогрева в печах до 2000 ^оС,

Тигли для плавки тугоплавких Pt, Ti, Rh, Pd, Ru, Zr и др.

ТКЛР циркониевой керамики близок к ТКЛР чугуна –

Изготавливают керамические накладки на чугунные поршни.

Керамику, пригодную для изготовления турбинных лопаток, получают из композиций оксидов циркония и алюминия, высокое сопротивление ударным нагрузкам и термической усталости.

Из керамики, созданной на основе частично стабилизированного диоксида циркония, изготавливают пружины.

Кислородный датчик из диоксида циркония

твердотельный электролит на основе диоксида циркония становится проводящим для ионов кислорода, начиная с температуры от 300 °C.

Напряжение пропорционально содержанию кислорода Вследствие разницы потенциалов на платиновых электродах возникает электрическое напряжение (U). Если смесь обеднённая, сигнал датчика составляет около 0,1 Вольт. Если смесь богатая, то эта величина 0,9 вольт.

Универсальный функциональный материал

ножницы, лезвия, ножи, дисковые фрезы	Диапазон размеров: внутренний диаметр 3 мм - 200 мм.

Циркониевая керамика со свойствами стали

ZrO2 обладает упругостью, прочность на изгиб и коэффициентом теплового расширения, характерными для стали. На керамику не оказывает воздействие магнитное поле, которое вызывает разогрев металлических экранов вихревыми токами.

Защитные экраны для насосов

Толщина стенки: 1.8 мм; наружный диаметр до 180 мм; максимальная длина: 250 мм; Предел прочности на изгиб - до 500 МПа; Модуль Юнга - до 200 ГПа; КТЛР - 10 (10-6/K).

Фианиты +прозрачная

Кубический диоксид циркония с добавками: цезия, скандия, хрома, кобальта. Скорость роста кристаллов 8-10 мм в час. Тпл. 2600 – 2750⁰С, твердость – 8, плотность 5,5 – 5,9 г/см³, показатель преломления 2,15 – 2,18 (близок алмазу)

Окраска фианита и прочность зависят от химического состава. Изготавливают высококачественные линзы для оптических приборов, ювелирные изделия.

Керамика на основе SiC

В природе встречается в виде редкого минерала — муассанита..

SiC (карборунд) является единственным соединением кремния и углерода.

При температурах свыше 2600–2700°С карбид кремния возгоняется.

Карборунд имеет высокие твердость: H_μ до 45ГПа, σ_изг до 700МПа.

Карбидокремниевая изделия сохраняет прочность до 2000°С.

Чистый карбид кремния получают возгонкой порошкообразного SiC в атмосфере аргона при 2500 °C и осаждением на холодной подложке в виде чешуйчатых монокристаллов размерами до 2×2 см. При участии индукционного нагрева в графитовых тиглях образуются монокристаллы до 10 см. Кубический SiC, как правило, выращивается с помощью более дорогостоящего процесса — химического осаждения паров.

Получение карбида кремния