Verbundwerkstoff : ZYC und ZYZ Zirkonfaser

ZYC und ZYZ Zirkonfaser Verbundwerkstoffs

ZYC- und ZYZ-Platten und -Rohre bieten eine starre und feuerfeste Lösung für Wärmedämmungsanwendungen unter extremen Bedingungen. Diese Produkte bestehen aus Yttriumoxid-stabilisierten Zirkoniumdioxid-Fasern. Das Material ist gleichmäßig verklebt, wodurch komplexe Formen mit hohen Toleranzen bearbeitet werden können.

ZYBF wird mit Hilfe des „Zircar-Prozesses“ hergestellt, der die rohe physikalische Struktur einer organischen Faser mittels Mikrophagie in einer Keramikfaserstruktur nachbildet. Im Allgemeinen hat diese Faser einen Durchmesser von 6 bis 10 μm und eine gezahnte Außenfläche.

Herstellung

Alle losen Zirkonfasern werden mit etwa 10 % Gewichtsprozent Yttriumoxid stabilisiert. Es stabilisiert die quadratische Struktur von Zirkondioxid, indem es die Umwandlung von monoklinem zu tetragonalem Kristall verhindert, die normalerweise in unstabilisiertem oder teilweise stabilisiertem reinen Zirkoniumdioxid bei 1.170 °C stattfindet. Dieser unerwünschte Übergang verursacht eine Volumenänderung von 11 % auf Ebene der Größe der Elementarzellen des Kristalls, was zu Mikrorissen sowie zu einer Verringerung der physikalischen Festigkeit führen kann.

Yttriumoxid-stabilisiertes Zirkoniumoxid wirkt bei höheren Temperaturen wie ein elektrischer Halbleiter. Diese Leitfähigkeit ergibt sich aus den unterschiedlichen Wertigkeiten von Zr⁺⁴ und Y⁺³: Bei etwa 750 °C werden die Sauerstoffionen angeregt, durch die stabilisierte Zirkoniumdioxidstruktur zu fließen. Dieses Phänomen ist die Grundlage von Zirkonsauerstoffsensoren.

Verfügbare Zirkonfaser Verbundwerkstoffe

ZYC

Rohre vom Typ ZYC sind starre, freistehende, feuerfeste Strukturen aus Yttriumoxid-verstärkten Zirkonfasern, die mit Siliciumdioxid gebunden sind. Das Material ist gleichmäßig gebunden und ermöglicht die Bearbeitung komplizierter Formen mit engen Toleranzen. ZYC besitzt keine organischen Bindemittel und erzeugt beim Erhitzen weder Rauch noch Geruch. Dieses Produkt ist maschinell bearbeitbar.

Rohre des Typs ZYC besitzen eine geringe Wärmeleitfähigkeit und eine gute Beständigkeit gegen Thermoschocks. Sie sind ideal als Wärmeisolierung und für Schutzanwendungen bei Ultrahochtemperaturen und aggressiven Umgebungen geeignet. ZYC ist bis zu 1.650 °C maßstabil.

ZYC ist beständig gegen den Angriff der meisten geschmolzenen Metalle und hat eine hohe Beständigkeit gegen Reaktionen mit anderen Oxidmaterialien.

Anwendungen

Induktionsöfen
Elektrische Öfen
Strahlungsabschirmung
Hochtemperatur-Isolierung

Hauptmerkmale

Herstellung aus ZYBF Fasern
bis zu 1.650 °C maßstabil
gute Warmzugfestigkeit bis 1.370 °C
mit etwa 10 % Gewichtsprozent Yttriumoxid stabilisiert
Hohe Reinheit
100 % aus anorganischen Fasern und enthalten kein Bindemittel
Geringe Wärmeleitfähigkeit
Kann in verschiedenen Atmosphären eingesetzt werden

ZYZ

Platten vom Typ ZYZ sind hochfeste Produkte mit feuerfesten Strukturen für thermische Isolierung unter extremen Bedingungen. Sie bestehen aus Yttriumoxid-stabilisierten Zirkonfasern. ZYZ Produkte sind gleichmäßig und können mit hohen Toleranzen in komplexen Formen bearbeitet werden. Sie bestehen Temperaturen bis 1.400 °C und sind bis zu 1.650 °C maßstabil. ZYZ kann bei diesen Temperaturen als selbsttragende Träger für Lasten eingesetzt werden, die doppelt so schwer sind wie ihr eigenes Gewicht.

ZYZ ist in zwei Dichten erhältlich:

• ZYZ-3: 0,48 g/cm³ und extrem-niedrige Wärmleitfähigkeit.

• ZYZ-6: 0,96 g/cm³ und bessere mechanische Widerstand ZYFB-3.

Anwendungen

Induktionsöfen
Elektrische Öfen
Strahlungsabschirmung
Hochtemperatur-Isolierung

Hauptmerkmale

Herstellung aus ZYBF Fasern
bis zu 1.650 °C maßstabil
gute Warmzugfestigkeit bis 1.400 °C
mit etwa 10 % Gewichtsprozent Yttriumoxid stabilisiert
Hohe Reinheit
100 % aus anorganischen Fasern und enthalten kein Bindemittel
Geringe Wärmeleitfähigkeit

Technische Daten des ZYC und ZYZ Verbundwerkstoffs

Eigenschaft		Einheit	ZYC	ZYZ-3	ZYZ-6
Nominale Zusammensetzung	ZrO₂*	Gew. %	85	85	85
	Y₂O₃		10	10	10
	SiO₂		5	5	5
Farbe			weiß	weiß	weiß
Schüttdichte		g/cm³	0,48	0,48	0,96
Porosität		%	91	91	85
Thermische Eigenschaften
Dauertemperatur Beständigkeit**		°C	1.650	1.650	1.650
Spitzentemperatur Beständigkeit		°C	1.700	1.700	1.700
Schmelztemperatur		°C	2.200	2.200	2.200
Dilatometrische Erweichungstemperatur bei 10 psi		°C	950	1.250	1.275
Wärmeleitfähigkeit Koeffizient	bei 400 °C	Wm^-1.K^-1	0,08	0,08	0,16
	bei 800 °C		0,11	0,11	0,20
	bei 1.100 °C		0,14	0,14	0,23
	bei 1.400 °C		0,19	0,19	0,25
	bei 1.650 °C		0,23	0,23	0,27
mechanische Eigenschaften
Biegefestigkeit		MPa	0,55	0,28	1,74
Druckfestigkeit bei 10 %		MPa	0,21	0,39	0,92
Wärmeausdehnungskoeffizient (20 – 1.425 °C)		10^-6.K^-1	9	9	9
Lineare Schrumpfung (⊥ zu der Dicke)	1 Std bei 1.650 °C	%	2,5	1,7	1,6
Lineare Schrumpfung (⊥ zu der Dicke)	24 Std bei 1.650 °C	%	4	2,3	2,6
Chemische Eigenschaften
Ausgasen im Vakuum			Nul	Nul	Nul

* 1 – 2 Gew.-% Hafniumoxid tritt bei Zirkoniumoxid natürlicherweise auf und beeinträchtigt nicht die Leistungen. **Die maximale Betriebstemperatur hängt von Variablen wie der chemischen Umgebung und den thermischen und mechanischen Beanspruchungen ab.

Größe des ZYC und ZYZ Verbundwerkstoffs

ZYC Zirkonfaser Rohre

		Rohre
Länge		152,4 mm 304,8 mm
Innerer / äuβerer Durchmesser	mm	von 25,4 x 50,8 mm bis 304,8 x 330,2 mm
	Zoll	von 1″ x 2″ bis 12″ x 13

ZYZ Zirkonfaser Platte

Größe

Dicke

Platte

304,8 x 304,8 mm

12,7 mm

19,0 mm

25,4 mm

38,1 mm

Größe nach Artikel-Nr.
Maßanfertigung möglich.

Die physikalischen Größen in dieser Dokumentation sind unverbindliche Richtwerte. Bitte wenden Sie sich für weitere Informationen an unsere technische Abteilung.