Eine weitere häufig eingesetzte Oxidkeramik ist Zirkoniumoxid. Das Besondere an ZrO₂ ist seine Polymorphie, d.h. es tritt in drei Kristallmodifikationen auf. Beim Abkühlen bildet sich zunächst die kubische Phase, welche mit weiterer Abkühlung in die tetragonale Phase umwandelt. Als letztes bildet sich die monokline Phase, welche dann bei Raumtemperatur vorliegt. Bei dieser letzten Umwandlung kommt es zu einer Volumenzunahme, welche Spannungen und somit Risse im Bauteil verursacht. Um dies zu verhindern, wird ZrO₂ mit verschiedenen Oxiden stabilisiert. Am häufigsten wird Yttriumoxid (Y₂O₃) oder Magnesiumoxid (MgO) verwendet, aber auch Calciumoxid (CaO) und Ceroxid (CeO₂) kommen zum Einsatz. Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Stabilisierung: zum einen kann die kubische Phase vollstabilisiert werden, dann spricht man von sog. FSZ-Keramiken (Fully Stabilized Zirconia). Zum anderen gibt es die teilstabilisierten ZrO₂-Keramiken (PSZ, Partly Stabilized Zirconia), bei denen neben der kubischen Phase auch die tetragonale Phase vorliegt. Dadurch können z. B. die mechanischen Eigenschaften der Keramik verbessert werden. Eine weitere deutliche Verbesserung dieser Eigenschaften kann erzielt werden, wenn die tetragonale Phase vollständig stabilisiert wird, dann handelt es sich um TZP-Keramiken (Tetragonal Zirconia Polycrystals). Technische Anwendung finden hauptsächlich die letzten beiden Varianten aufgrund ihrer guten Eigenschaften.
erhöhte Zugabemenge an
Y₂O₃, MgO, CaO / vollstabilisierte kubische Phase / FSZ
Y₂O₃, MgO, CaO, CeO₂ / kubische und tetragonale Phase stabilisiert / PSZ
2-3 mol% Y₂O₃ / vollstabilisierte tetragonale Phase / TZP
Zirkoniumoxid weist eine gute Verschleißbeständigkeit und eine hohe Bruchzähigkeit auf, welche vergleichbar mit Hartmetall ist. Im Vergleich zu anderen ingenieurkeramischen Werkstoffen hat ZrO2 die niedrigste Wärmeleitfähigkeit und höchste Festigkeit und bietet sehr gute tribologische Eigenschaften. Des Weiteren besitzt es die Fähigkeit, Sauerstoffionen zu leiten, was z.B. bei der Messung von Sauerstoff. Partialdrücken in Lambdasonden Anwendung findet.
Verarbeitet wird hier im Haus Yttrium- sowie Magnesiumoxid stabilisiertes Zirkoniumoxid (PSZ), welches in verschiedenen Farben geliefert werden kann.
Eigenschaften Zirkoniumoxid (Y-ZrO₂):
Risszähigkeit: 7 MPa*m1/2
Druckfestigkeit: 2200 MPa
Härte HV10: 13 GPa
Wärmeleitfähigkeit: 2,5 – 3 W/mK
4-Pkt.-Biegefestigkeit: 1100 MPa
Dichte: 6,03 g/cm³
Eigenschaften Zirkoniumoxid (MgO-ZrO₂):
Risszähigkeit: 6 MPa*m1/2
Druckfestigkeit. 1600 MPa
Härte HV10: 12 GPa
Wärmeleitfähigkeit: 2 W/mK
4-Pkt.-Biegefestigkeit: 500 MPa
Dichte: 5,7 g/cm³
Das Pendant zu ZTA ist Aluminiumverstärktes Zirkoniumoxid. Auch hier werden die Eigenschaften von reinem Zirkoniumoxid durch die Zugabe von Aluminiumo...
Die Resistenz gegen Körperflüssigkeiten (Biokompatibilität) sowie die Alterungsbeständigkeit bringt der technischen Keramik einen Eigenschaftsvorspru...
Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumnitrid ist im Vergleich zu den meisten anderen keramischen Werkstoffen deutlich höher. In Kombination mit der gute...
Durch Zugabe von Zirkoniumoxid zu dem Aluminiumoxid kann man die Eigenschaften von reinem Aluminiumoxid verbessern. So kann die Bruchzähigkeit und Fe...
Aluminiumoxid mit seinen verschiedenen Reinheitsgraden ist der meist eingesetzte keramische Werkstoff. Es weist eine hohe Härte und Festigkeit auf und...
Vorteile der Keramik im Bereich der Analysetechnik sind in ihrer Hochtemperaturbeständigkeit und ihre Resistenz gegen aggressive Medien zu finden.
Bei...
Siliziumnitrid zeichnet sich durch eine hohe Zähigkeit und hervorragende Temperaturwechsel- sowie Verschleißbeständigkeit aus. Die Wärmedehnung ist ge...
Bei Cordierit handelt es sich um Magnesiumaluminiumsilikat, welches durch die Sinterung von Magnesiumsilikat oder Talkum mit Zusätzen von Ton, Kaolin...
Auf dem Gebiet der Sensor- und Lasertechnik zeichnet sich der keramische Werkstoff durch seine gute elektrische Durchschlagsfestigkeit und Beständigke...
Isolatoren und Träger elektrischer Komponenten nutzen die hervorragende Spannungsfestigkeit und gleichzeitig gute thermische Leitfähigkeit der technis...
Basierend auf natürlichen Rohstoffen besteht Steatit hauptsächlich aus Speckstein (Magnesiumsilikat). Es weist eine hohe Temperaturbeständigkeit und D...
Die entstehenden Reibkräfte während der mechanische Beanspruchung lassen sich durch den gezielten Einsatz von Keramik reduzieren.
Beispiele für Bautei...
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