8 mol Yttria-gestabiliseerde YSZ-suurstofsensor-zyrkonia-keramiese buis ZrO2 met een einde toegevoue dop

Yttria-gestabiliseerde zirkonia (YSZ) is ’n belangrike keramiese materiaal. Dit bestaan hoofsaaklik uit zirkoniumoksied ( ZrO₂ ) en yttriumoksied ( Y₂O₃ ). Deur ’n gepaste hoeveelheid yttriumoksied by zirkoniumoksied te voeg, kan zirkonia stabiele kubieke en tetragonale kristalfasies by kamertemperatuur vorm. YSZ met 8 mol% Y₂O₃  kan 'n volledig kubieke kristalfase by kamertemperatuur vorm. Kubieke zirkonia het goeie suurstofioon-geleidingsvermoë, wat dit belangrik maak in velde soos vastestof-oksiedbrandstofelle en suurstofsensors, wat vinnige migrasie van suurstofione binne die materiaal moontlik maak vir doeltreffende kragopwekking in brandstofelle of akkurate opsporing van suurstofinhoud deur sensors. Suiwer zirkoniumoksied ondergaan fase-oorgange by verskillende temperature, maar nadat yttriumoksied bygevoeg is, is die ioniese radius van yttrium soortgelyk aan dié van zirkonium, wat dit in staat stel om die zirkonia-rooster binne te gaan, die roosterverstruktuur te stabiliseer en fase-oorgange tydens afkoeling te onderdruk, wat volumeveranderings en materiaalkraking wat deur hierdie fase-oorgange veroorsaak word, voorkom.

• Grondstofvoorbereiding: 8YSZ-poeier word voorberei met behulp van die chemiese mede-neerslagmetode, gevolg deur spuitdroogverklamping om poeiervloei- en eenvormige deeltjiegrootte te verseker.
• Vormproses: Gebruik hoofsaaklik koue isostatiese persing (druk 200–300 MPa), met sommige presisieprodukte wat deur spuitgiet vervaardig word om 'n eenvormige groenliggaamdigtheid te verseker ( ≥5,8 g/cm ³ ).
• Verbrandingsbehandeling: Word by 'n hoë temperatuur van 1550–1650 ℃, vir 'n tydperk van 2–4 ure, met 'n beheerde verhittingstempo van 5 ℃/min om voldoende korrelgroei sonder oormatige sintering te verseker.
• Nabehandeling en inspeksie: Slyp- en polisering word uitgevoer om dimensionele akkuraatheid en oppervlakafwerking te waarborg. Voor verlaat van die fabriek moet produkte lugdigtheidstoetse slaag ( lektempo ≤1×10⁻⁶ Pa·m³/s ), ioniese geleidingsvermoë-toetse ( ≥0,01 S/cm by 850 ℃), en termiese skoktoetse (siklusse van –20 ℃ tot 1100 ℃ vyf keer sonder kraak).
• Buiskonstruksie: Die gewilde ontwerp maak gebruik van ’n 'buiskonstruksie met een kant wat versluit is' ( soos ’n toetsbuis ), waar die versluite kant as die ioongeleidingskerngebied dien en die oop kant gebruik word om die elektrode uit te voer en die verwysingsgas-kanaal aan te sluit; sommige gespesialiseerde sensore gebruik ’n dubbel-buis- of veel-buisontwerp om aan die behoeftes vir multi-gasmonitering te voldoen.

Materiaalkarakteristieke:

• Vlamweerstandig, hoë termiese geleidingsvermoë.
• Lae uitsittingskoëffisiënt.
• Hoë termiese stabiliteit.
• Lang dienslewe, veral geskik vir vinnige afkoeling en verhitting.
• Vinnige termiese geleiding, lae energieverbruik en verminderde energieverbruik.
• Binnemuurverligting, nie-stikkende poeier, verminder die hoeveelheid seldsame aardpolisering.

Sleutel prestasie voordele:

1. Stabiele werkvermoë oor 'n wye temperatuurreeks: Gebaseer op die uitstekende termiese stabiliteit van 8 mol YSZ, kan die zirkonia-sensor stabiel data uitvoer in die reeks van 400–1100 °°C, en kan sy strukturele integriteit selfs onder korttermyn hoë-temperatuur-skok van 1200 °°C behou, wat ver bort van gewone suurstofsensore is (die boonste grens van die normale bedryfstemperatuur is 800 °C).

Hoewel sy ioniese geleidingsvermoë laer is as dié van 3 mol YSZ in die lae-temperatuurreeks (400–600 °°C), kan dit aan die opsporingsvereistes van medium- en lae-temperatuur-toepassings voldoen en deur optimering van die elektrode-struktuur (soos porus platina-elektrodes) aan 'n groter verskeidenheid industriële toestande aanpas.

2. Ultra-lange sikluslewe en betroubaarheid: Die hoë breuktaaiheid en fase-oorgangweerstand van 8 mol YSZ-sirkoniabuisies laat die sensor 'n beduidende verbetering in siklusstabiliteit toon tydens herhaalde temperatuurverhogings en -verlaginge (soos by die begin en stop van industriële verbrandingsapparatuur) – na toetsing het die suurstofkonsentrasie-opsporingsakkuraatheid na 150 hoë-temperatuursiklusse met minder as 10% afgeneem, terwyl die 3 mol YSZ-sensor gedurende dieselfde tydperk met meer as 25% afgeneem het; In die skumstruktuur-sensorontwerp kan die sikliese stabiliteit (OEC) van die 8 mol YSZ-basis suurstofdraer meer as 90% bereik, wat ver bokant dié van tradisionele deeltjiesensors is.

3. Anti-versteuring en akkurate opsporing: 8 mol YSZ-keramiese buise is chemies onreaktief, wat hulle in staat stel om die aantas van sterk sure, alkalië, sulfiede en gesmelte stof in industriële rookgasse te weerstaan, en sodoende die vermindering in sensitiwiteit wat deur elektrolietbesoedeling veroorsaak word, te voorkom; terselfdertyd kan die oppervlakgladheid van zirkonia-keramiese buise (Ra ≤0.8μ m) adsorpsie van newwees verminder, sodat die sensoren se reaksiespoed so vinnig soos 0,1–0,5 s is, die opsporingsakkuraatheid tot ±0,1 vol% bereik, en die minimum spoortvlugtige suurstofinhoud onder 1 vol% opgespoor kan word, wat aan die streng vereistes van omgewingsmonitoring en presisie-industriële beheer voldoen.

4. Lae energieverbruik en aanpasbaarheidsoptimering: Die lae termiese geleidingsvermoë ( 2,0 W/(m ·K) ) van die 8 mol YSZ-buis kan die energieverbruik van die sensor se verhittingsmodule verminder, en met die veelvlakkige heterogene struktuurontwerp (soos saamstelling met SndC/AO) kan die bedryfstemperatuur van die sensor met meer as 200 °C , wat die bedryfskoste verder verminder terwyl die opsporingsakkuraatheid verseker word.

Data: