Plaque, disque et tube en fibre de zircone FBD

Les plaques, disques et tubes de type FBD sont des structures haute résistance, uniformes, rigides et réfractaires composées de fibres de zircone stabilisées à l'oxyde d'yttrium. Le type FBD est le matériau à base de zircone le plus résistant et le plus stable de chez Zircar Zirconia®.

Ce produit est idéal pour les applications d'isolation thermique et de protection dans des conditions de températures très élevées et dans des atmosphères variées.

Le FBD est fritté à haute température et est fortement lié, ce qui garantit une utilisation quasiment exempte de poussière. Cette forte liaison permet un usinage avec des tolérances étroites.

Le FBD dispose d'une bonne stabilité dimensionnelle jusqu'à 2000°C et peut être utilisé à des températures plus élevées lorsqu'un frittage est toléré. Le FBD dispose d'une bonne résistance à chaud jusqu'à 1700°C et peut être utilisé comme support d'enfournement pour les charges égales à deux fois son propre poids jusqu'à cette température.

Propriétés

  • Rigide et usinable 
  • Notre fibre de zircone la plus dense et la plus résistante 
  • Zircone liée de grande pureté 
  • Stabilité thermique extrêmement élevée 
  • Faible conductivité thermique 
  • Conducteur électrique à partir de 900°C
  • Pré-frittée et sans liant
  • Peu affectée par les attaques de chlorures et de carbonates de métal alcalin à l'état fondu (jusqu'à 700°C)
  • Résiste aux solutions aqueuses des hydroxydes de métaux alcalins à des températures (jusqu'à 230°C)
  • Supporte une exposition aux acides inorganiques à leur point d'ébullition (de courte durée).

Applications

  • Isolant autoportant dans les fours industriels fonctionnant à des températures allant jusqu'à 1700 degrés Celsius, et isolant secondaire sur support dans les installations fonctionnant à des températures beaucoup plus élevées.

  • Gaine de protection dans les capteurs Oxygène/Carbone en zircone.

  • Utilisé dans des expériences de fusion du cœur d'un réacteur nucléaire.

Composition chimique

Le produit FBD de chez Zircar Zirconia® a une composition nominale de 90% en poids de ZrO2 + HfO2 et 10 % en poids d’Y2O3. 1 – 2 % en poids d’oxyde d’Hafnium (HfO2,) sont naturellement présents dans la zircone (ZrO2) et n'impactent pas les performances. Zircar Zirconia® utilise uniquement des matériaux très purs pour produire le type FBD, ce qui minimise les traces d’oxydes.

Le matériau FBD a une résistance exceptionnelle aux atmosphères oxydantes et réductrices à des températures élevées. Le FBD ne contient aucun liant organique, ne dégage ni fumée ni odeur et ne subit aucune transition de phase physiquement perturbatrice lorsqu'il est chauffé (1).

Traces d'oxydes

% en poids typique

Traces d'oxydes

% en poids typique

SiO2

0,12

Al2O3

0,01

TiO2

0,14

Na2O

0,01

CaO

0,09

SnO2

0,001

MgO

0,03

Cr2O3

0,0005

Fe2O3

0,04

Ag2O

0,0005

(1)La zircone perd une faible quantité d'oxygène à des températures très élevées en atmosphère sous vide, inerte ou réductrice. Il s’agit d’un événement ponctuel. Cette réaction entraîne un changement de couleur du blanc au gris, mais les autres propriétés restent  inchangées et l'efficacité de l'isolation n'est pas affectée.

Microstructure

Ci-dessous, des micrographies MEB de FBD. La micrographie de gauche représente la face d'une plaque et illustre la structure dentelée caractéristique de toutes nos fibres de zircone. Elle montre aussi la manière dont les fibres, agencées de façon compacte, sont disposées de préférence parallèlement à la face de la plaque formée sous vide.

Cette orientation des fibres engendre un comportement anisotrope. Les plaques en fibres de céramique formée sous vide affichent une résistance à la compression et une conductivité thermique plus faibles perpendiculairement au plan de fibre, pour un taux de retrait supérieur.

Sur les plaques et disques FBD standard, le plan de fibre est parallèle à la face. Sur les tubes FBD standard, les fibres sont alignées perpendiculairement au rayon du tube. Nous pouvons produire des tubes et des plaques sur mesure avec une orientation des fibres correspondant à votre application.

La micrographie de droite est un agrandissement de la fibre dans l'encadré blanc sur la micrographie de gauche. Cette photo illustre l'extérieur hautement fritté et la structure intérieure poreuse de chaque fibre. Le traitement à très haute température du FBD rend les grains individuels de la fibre presque aussi larges que le diamètre de la fibre et les fait fusionner pour créer une microstructure très lisse, hautement frittée. Le produit FBD qui en résulte est un matériau céramique fibreux unique de par sa résistance élevée et sa nature « exempte de poussière ».

La nature très poreuse du type FBD, ainsi que la porosité des fibres elles-mêmes, sont également visibles sur les micrographies. Cette combinaison de porosité ouverte et fermée est présente uniquement dans les matériaux en fibres Zircar Zirconia®.

Conseil d'usinage

La zircone de type FBD a la consistance du calcaire dur et doit être usinée à sec à l'aide de carbure monobloc ou d'outils au carbure. La coupe humide n'est pas recommandée.

En cas de coupe manuelle, placer le FBD sur une surface lisse et propre et le maintenir en place en pressant avec la main. Lors qu’aucune tolérance serrée n'est requise et qu'il y a peu de coupes, il est possible de forer des trous à l'aide d'un foret pour maçonnerie standard ou d'une scie cloche en carbure abrasif alimentée par une perceuse portative. Les plaques peuvent être coupées à l'aide d'une lame en carbure abrasif sur une scie à métaux.

Si des tolérances plus serrées sont requises, il est possible de percer des trous à l'aide de forets en carbure alimentés par une perceuse à colonne et de couper les plaques à l'aide d'une lame composite ou en carbure sur une scie circulaire. L'utilisation de bancs de scie sans support n'est pas recommandée, car le mouvement du matériau sur le banc aura tendance à l'abraser.

En cas de tolérances très serrées et de quantités de coupes importantes, il est recommandé d'opter pour un usinage CNC avec un outil au carbure. Il est préférable d’usiner avec une fréquence de rotation élevée et une vitesse de déplacement faible.

Pour l'usinage CNC, les plaques FBD peuvent être maintenues en place à l'aide d'un système de retenue à vide. De la colle chaude peut également être utilisée pour fixer le FBD. Appliquée en petites quantités, elle pourra être retirée de la partie usinée sans arracher de matériau. Il est recommandé d'appliquer une petite quantité de colle chaude et de placer un excès de colle sur la plaque du support d'enfournement pour créer une languette. La languette sur la plaque du support d'enfournement pourra être agrippée à l'aide de pinces et tirée pour être libérée du support d'enfournement et de la pièce en FBD.

Assemblages complexes et revêtements de surface

Le ciment Zircar Zirconia de type ZR-CEM peut être utilisé pour coller des plaques et autres formes en FBD ensemble afin de créer des assemblages complexes. Des formes sur mesure peuvent facilement être usinées.

Le FBD peut être durci en surface avec du durcisseur de type ZR-RIG.

Données techniques

Densité apparente, g/cm3 (lb/ft3)

1,4 (90)

Porosité, %

76

Point de fusion, °C (°F)

2590 (4694)

Résistance à la flexion, (parallèle à l'épaisseur) MPa (psi)

8,27 (1200)

Résistance à la compression, (parallèle à l'épaisseur)

à 10 % de compression MPa (psi)

5,52 (800)

Dégazage sous vide

Nul

Température de ramollissement dilatométrique, °C (°F) à 10 psi

1400 (2552)

Coefficient de dilatation thermique (perpendiculaire à l'épaisseur) température ambiante à 1180°C (2156°F)

10,7 x 10-6/°C (6 x10-6/°F)

Retrait linéaire (perpendiculaire à l'épaisseur), %

 

1 heure à 1650°C (3002°F)

0,0

24 heures à 1650°C (3002°F)

0,9

1/2 heure à 2000°C (3632°F)

2

Conductivité thermique, (parallèle à l'épaisseur)

 

W/mK (BTU/h ft2 °F/pouce) à 400°C (752°F)

0,24 (1,7)

W/mK (BTU/h ft2 °F/pouce) à 800°C (1472°F)

0,26 (1,9)

W/mK (BTU/h ft2 °F/pouce) à 1100°C (2012°F)

0,31 (2,1)

W/mK (BTU/h ft2 °F/pouce) à 1400°C (2552°F)

0,33 (2,3)

W/mK (BTU/h ft2 °F/pouce) à 1650°C (3002°F)

0,35 (2,5)

Références et formats disponibles

L'isolant Zircar Zirconia® de type FBD est disponible en plaques, disques et tubes de tailles standard. Ceux-ci sont énumérés ci-dessous et à la page suivante avec leur numéro d'article de commande.

Pour passer commande de tailles standard, veuillez préciser la quantité souhaitée, le type de produit, le numéro d'article et la taille. Contacter Final Advanced Materials.

Tailles standard (mm)

N° d'article

Plaque 76,2 x 76,2 x 12,7 ép

225-0591

Plaque 76,2 x 76,2 x 19,05 ép

225-0592

Plaque 76,2 x 76,2 x 25,4 ép

225-0593

Plaque 76,2 x 76,2 x 6,35 ép

225-0594

Plaque 152,4 x 152,4 x 12,7 ép

225-0595

Plaque 152,4 x 152,4 x 19,1 ép

225-0596

Plaque 152,4 x 152,4 x 25,4 ép

225-0597

Plaque 152,4 x 152,4 x 6,35 ép

225-0598

Plaque 152,4 x 152,4 x 38,1 ép

225-0599

Plaque 304,8 x 304,8 x 12,7 ép

225-0600

Plaque 304,8 x 304,8 x 6,35 ép

225-0601

Plaque 304,8 x 304,8 x 25,4 ép

225-0602

Plaque 304,8 x 304,8 x 19,1 ép

225-0603

Plaque 304,8 x 304,8 x 38,1 ép

225-0604

Plaque en fibre de zircone FBD (914.94k)

Fiche technique des plaque en fibre de zircone de type FBD.


Fibre de zircone (688.24k)

Fiche technique sur la fibre de zircone