Composites zircone ZYC et ZYZ

Présentation des composites techniques en zircone ZYC et ZYZ

Les plaques et tubes de type ZYC et ZYZ offrent une solution rigide et réfractaire à des applications d'isolation thermique dans des conditions extrêmes. Ces produits sont composés de fibres de zircone stabilisées à l'oxyde d'yttrium. Le matériau est uniformément lié, ce qui permet l'usinage de formes complexes à des tolérances élevées. 

La fibre de zircone est le résultat du procédé Zircar qui reproduit la structure physique brute d'une fibre organique dans une structure en fibre céramique par microphagie. Généralement, cette fibre a un diamètre de 6 à 10 μm et une surface extérieure dentelée. 

Fabrication

Toutes les fibres de zircone sont stabilisées avec environ 10 % en poids d’oxyde d’yttrium. Il permet de stabiliser la structure quadratique de la zircone en empêchant la transformation du cristal monoclinique en cristal quadratique, ce qui a normalement lieu à 1 170 °C dans la zircone pure non stabilisée ou partiellement stabilisée. Cette transition indésirable provoque un changement de volume de l'ordre de 11 % au niveau de la taille de la cellule unitaire du cristal, ce qui peut provoquer des microfissures ainsi qu’une réduction de la résistance physique.

La zircone est un semi-conducteur électrique à température élevée. Cette conductivité résulte des différentes valences de Zr+4 et d’Y+3 : vers 750 °C, les ions d'oxygène sont incités à circuler à travers la structure de la zircone stabilisée. Ce phénomène est le fondement des capteurs d'oxygène à base de zircone.

Composites zircone ZYC et ZYZ disponibles

ZYC

Les tubes ZYC offre une solution rigide et réfractaire à des applications d'isolation thermique dans des conditions extrêmes. Ces produits sont composés de fibres de zircone stabilisées à l'oxyde d'yttrium. Le matériau est uniformément lié, ce qui permet l'usinage de formes complexes à des tolérances élevées.

Le ZYC dispose d'une bonne stabilité dimensionnelle jusqu'à 1 650 °C, bien qu'il puisse être utilisé à des températures plus élevées dans les zones pour lesquelles un frittage supplémentaire peut être toléré, ou comme isolation secondaire. Il résiste à chaud jusqu'à 1 400 °C et est doté d'une faible conductivité thermique et d'une bonne résistance aux chocs thermiques.

Le ZYC résiste aux attaques de la plupart des métaux fondus et dispose d'une résistance élevée aux réactions avec d'autres matériaux à base d'oxydes.

Applications

  • Fours à induction
  • Fours électriques
  • Écran contre les radiations
  • Isolation haute température

Caractéristiques générales

  • Fabrication à partir de fibre ZYBF
  • Stable dimensionnellement jusqu’à 1 650 °C
  • Bonne résistance à la traction à chaud jusqu’à 1 370 °C
  • Stabilisation avec 10 % en poids d’oxyde d’yttrium
  • Haute pureté du matériau
  • 100 % inorganique, pas de dégazage ni d’odeur
  • Conductivité thermique faible
  • Utilisation possible dans différentes atmosphères

ZYZ

Les plaques ZYZ sont de nature rigide et réfractaire. Leur composition inclut des fibres de zircone stabilisées à l'oxyde d'yttrium ainsi qu’un liant en silice. Comme tous les produits de cette gamme, ils bénéficient d’une conductivité thermique faible et peuvent s’usiner dans des formes complexes à des tolérances élevées. Le ZYZ résiste à 1 400 °C et reste dimensionnellement stable jusqu’à 1 650 °C. Ce matériau est idéal pour les supports d'enfournement avec des charges pesant le double de son poids.

Les plaques ZYZ sont disponibles en deux densités différentes :

• ZYZ-3 : masse volumique apparente de 0,48 g/cm3 et conductivité thermique extrêmement faible.

• ZYZ -6 : masse volumique apparente de 0,96 g/cm3 et meilleure résistance mécanique que le ZYFB-3.

Applications

  • Fours à induction
  • Fours électriques
  • Écran contre les radiations
  • Isolation haute température

Caractéristiques générales

  • Fabrication à partir de fibre ZYBF
  • Stable dimensionnellement jusqu’à 1 650 °C
  • Bonne résistance à la traction à chaud jusqu’à 1 400 °C
  • Stabilisation avec 10 % en poids d’oxyde d’yttrium
  • Haute pureté du matériau
  • 100 % inorganique, pas de dégazage ni d’odeur
  • Conductivité thermique faible

Données techniques des composites zircone ZYC et ZYZ

Propriété

Unité

ZYC

ZYZ-3

 ZYZ-6

Composition nominale

ZrO2*

% du poids

85

85

85

Y2O3

10

10

10

SiO2

5

5

5

Couleur

blanc

blanc

blanc

Masse volumique apparente

g/cm3

0,48

0,48

0,96

Porosité

%

91

91

85

Propriétés thermiques

Tenue en température continue **

°C

1 650

1 650

1 650

Tenue en température de pointe

°C

1 700

1 700

1 700

Température de fusion

°C

2 200

2 200

2 200

Température de ramollissement dilatométrique à 10 psi

°C

950

1 250

1 275

Conductivité thermique

à 400 °C

Wm-1.K-1

0,08

0,08

0,16

à 800 °C

0,11

0,11

0,20

à 1 100 °C

0,14

0,14

0,23

à 1 400 °C

0,19

0,19

0,25

à 1 650 °C

0,23

0,23

0,27

Propriétés mécaniques

Résistance à la flexion

MPa

0,55

0,28

1,74

Résistance à la compression à 10 % de compression

MPa

0,21

0,39

0,92

Coefficient de dilatation thermique (20 – 1 425 °C)

10-6.K-1

9

9

9

Retrait linéaire (⊥ à l’épaisseur)

1 h à 1 650 °C

%

2,5

1,7

1,6

24 h à 1 650 °C

4

2,3

2,6

Propriétés chimiques

Dégazage sous vide

Nul

Nul

Nul

*1 - 2 % en poids d’oxyde de hafnium sont naturellement présents dans la zircone et n'impactent pas les performances.**La température maximale d’utilisation dépend de variables comme l’environnement chimique et les contraintes thermiques et mécaniques.

Dimensions des composites zircone ZYC et ZYZ

Tube

Longueur

152,4 mm

304,8 mm

Dimensions

mm

de 25,4 x 50,8 mm

à 304,8 x 330,2 mm

inch

de 1″ x 2″

à 12″ x 13


Les grandeurs physiques de cette documentation sont données à titre indicatif et ne représentent en aucun cas un engagement contractuel. Merci de consulter notre service technique pour tout renseignement complémentaire.

Fibre de zircone (326.87k)

Fiche technique: Fibre de zircone

Composite en zircone ZYZ et ZYC (194.03k)

Composite en zircone ZYZ et ZYC

Composites techniques usinables (387.24k)

Fiche technique des composites techniques usinables.

FAQ qui peuvent vous aider dans cette catégorie

Quelle est la différence entre une plaque en silicate de calcium et une plaque en mica ?

Les plaques en silicate de calcium présentent une faible densité (200–1 000 kg/m³), une faible conductivité thermique (~ 0,05–0,35 W/m·K) et une bonne tenue jusqu’à 1 000 °C. Elles sont utilisées comme isolants structurels. 

Les plaques en mica (phlogopite ou muscovite) offrent une excellente rigidité diélectrique (> 20 kV/mm) et une tenue thermique jusqu’à 500–1 000 °C selon le type. Il doit être en permanence comprimé entre 2 autres plaques pour conserver son intégrité mécanique (dégradation du liant silicone à haute température). L’usage du composite Mica étant très particulier, merci de consulter Final Advanced Materials pour plus d’information.

Les composites rigides peuvent-ils être usinés sur machine CNC ?

Oui, les composites inorganiques proposés par Final Advanced Materials peuvent être usinés en CNC. L’usinage des réfractaires à base de silicate de calcium (CaSiO₃) ou matériaux dérivés type plaques isolantes présente des spécificités liées à leur faible densité, forte porosité et faible cohésion mécanique. Bien que ces composites ne soient pas durs, ils comportent un risque élevé d’écaillage et d’effritement : il faut donc minimiser les efforts et éviter l’arrachement de matière. La poudre générée étant très abrasive, un système d’aspiration sur votre installation est indispensable. Nous pouvons usiner ces matières dans notre atelier.

Quel composite technique isolant choisir pour une application thermique continue jusqu'à 1 000 °C ?

Pour une température d'application continue à 1 000 °C, Final Advanced Materials recommande des composites à base de fibres céramiques ou silicate de calcium. Ces matériaux offrent une conductivité thermique faible (~0,08–0,35 W/m·K) et une bonne stabilité dimensionnelle. Les composites nanoporeux peuvent descendre à 0,02–0,04 W/m·K, mais sont plus fragiles mécaniquement. Le choix dépend de vos besoins : isolation thermique ou résistance mécanique. Il nous faut un descriptif complet de l’application et des contraintes pour pouvoir vous recommander le produit le plus adapté.

Quelle est la tenue mécanique en compression des panneaux composites à haute température ?

Les panneaux composites haute température de Final Advanced Materials présentent des résistances en compression variant de 1 à 40 MPa selon la densité. Les matériaux isolants légers (fibres, microporeux) sont limités (~1–5 MPa), tandis que les composites plus denses (silicate renforcé, zircone) atteignent 10–20 MPa et jusqu’à 40 MPa pour un silicate de calcium de densité 1 300 kg/m3.

 A savoir : tous les composites inorganiques qui tiennent à hautes température (> 300 °C) n’ont aucune élasticité et sont donc assez fragiles.