Высокотемпературный огнеупорный керамический материал 3YSZ, или то, что мы можем назвать тетрагональным поликристаллом диоксида циркония (TZP), изготовлен из оксида циркония, стабилизированного 3% оксидом иттрия.
Эти сорта диоксида циркония имеют наименьшие зерна и наибольшую твердость при комнатной температуре, поскольку почти все они тетрагональные. А его крошечный (субмикронный) размер зерна позволяет добиться выдающейся чистоты поверхности и сохранить острую кромку.
Цирконий часто используется в качестве стабилизатора с MgO, CaO или иттрием для повышения переходной прочности. Вместо первого разряда, создающего полностью тетрагональную кристаллическую структуру, он создает частично кубическую кристаллическую структуру, которая метастабильна при охлаждении. Тетрагональные выделения претерпевают вызванное напряжением фазовое изменение вблизи продвигающейся вершины трещины при ударе. Этот процесс заставляет структуру расширяться при поглощении значительного количества энергии, что объясняет замечательную прочность этого материала. Высокие температуры также вызывают значительное количество риформинга, что отрицательно сказывается на прочности и вызывает размерное расширение на 3-7%. Добавляя вышеупомянутые смеси, количество тетрагонального соединения можно регулировать, чтобы найти баланс между ударной вязкостью и потерей прочности.
При комнатной температуре тетрагональный диоксид циркония, стабилизированный 3 мол. % Y2O3 (Y-TZP), демонстрирует наилучшие характеристики с точки зрения ударной вязкости и прочности на изгиб. Он также демонстрирует такие свойства, как ионная проводимость, низкая теплопроводность, закалка после трансформации и эффекты памяти формы. Тетрагональный диоксид циркония позволяет создавать керамические компоненты с превосходной коррозионной стойкостью, превосходной износостойкостью и превосходной обработкой поверхности.
Эти особенности позволяют широко использовать его в таких областях, как биомедицина для трансплантации тазобедренного сустава и восстановления зубов, а также в ядерной области в качестве теплового барьерного слоя в оболочках топливных стержней.
