8 mol ittriya ilə sabitləşdirilmiş YSZ oksigen sensoru zirkoniya keramik boru ZrO2, bir ucu bağlı kovruk

Ittriya-stabilizə olunmuş zirkoniya (YSZ) vacib bir keramik materialdır. Əsasən zirkonium oksid ( ZrO₂ ) və ittrium oksid ( Y₂O₃ )-dən ibarətdir. Zirkoniyaya uyğun miqdarda ittrium oksid əlavə edərək, zirkoniya otaq temperaturunda sabit kubik və tetraqonal kristal fazaları əmələ gətirə bilər. 8 mol% YSZ Y₂O₃  oda temperaturunda tamamilə kubik kristal fazası əmələ gətirə bilər. Kubik zirkoniya yaxşı oksigen ion keçiriciliyinə malikdir və buna görə də bərk oksid yanacaq elementləri və oksigen sensorları kimi sahələrdə əhəmiyyətli rol oynayır; bu, yanacaq elementlərində səmərəli enerji generasiyası üçün material daxilində oksigen ionlarının sürətli miqrasiyasına və ya sensorlar tərəfindən dəqiq oksigen miqdarının aşkar edilməsinə imkan verir. Təmiz zirkonium oksidi müxtəlif temperaturlarda fazalararası keçidlərə məruz qalır, lakin ittrium oksidinin əlavə edilməsindən sonra ittriumun ion radiusu zirkoniumun ion radiusuna oxşar olur və bu, onun zirkoniya kristal şəbəkəsinə daxil olmasına, şəbəkə strukturunun sabitləşdirilməsinə və soyudulma zamanı fazalararası keçidlərin suppressiya edilməsinə imkan verir; nəticədə bu fazalararası keçidlərə bağlı həcm dəyişiklikləri və materialın çatlaması qarşısı alınır.

• Xammalın Hazırlanması: 8YSZ tozu kimyəvi birgə çöktürmə üsulu ilə hazırlanır, sonra tozun axıcılığının təmin edilməsi və bərabər hissəcik ölçüsünün əldə edilməsi üçün püskürmə qurğusu ilə qranulyasiya aparılır.
• Formalaşdırma prosesi: Əsasən soyuq izostatik presləmədən (təzyiq 200–300 MPa) istifadə olunur; bəzi dəqiq məhsullar isə yaşıl cismin bərabər sıxlığını təmin etmək üçün inyeksiya formalaşdırma üsulu ilə hazırlanır ( ≥5,8 q/sm³ ³ ).
• Sinterləmə emalı: 1550–1650 °C yüksək temperaturda sinterlənir, 2–4 saat saxlanılır və çoxlu sinterlənmə olmadan kifayət qədər dənə böyütməni təmin etmək üçün idarə olunan isitmə sürəti 5 ℃°C/dəq ℃ olur.
• Sonrakı emal və yoxlama: Ölçü dəqiqliyini və səth keyfiyyətini təmin etmək üçün cilalama və parlatma əməliyyatları aparılır. Məhsullar fabrikdən çıxmadan əvvəl havasızlıq testlərindən ( sızıntı sürəti ≤1×10⁻⁶ Pa·m³/s ), ion keçiriciliyi testlərindən ( ≥850 °C-də 0,01 S/sm ℃) və termiki şok testlərindən (–20 °C-dən ℃ 1100-dək ℃ çatlamadan beş dəfə.)
• Borulu quruluş: Əsas dizayn 'bir ucu qapalı borulu quruluş' ( sınaq şüşəsinə bənzəyir ) qəbul edir; qapalı uc ion keçiriciliyi üçün əsas sahə kimi, açıq uc isə elektrodun çıxarılmasına və referans qaz kanalına qoşulmasına xidmət edir; bəzi ixtisaslaşmış sensorlar çoxqazlı monitorinq tələblərini ödəmək üçün iki borulu və ya çoxborulu quruluşdan istifadə edir.

Material xüsusiyyətləri:

• Alovdayanlıq, yüksək istilikkeçiricilik.
• Az genişlənmə əmsalı.
• Yüksək istilik sabitliyi.
• Uzun xidmət müddəti, xüsusilə sürətli soyuma və qızdırma üçün uyğundur.
• Sürətli istilikkeçiricilik, aşağı enerji sərfiyyatı və enerji sərfiyyatının azaldılması.
• Daxili divar işığı, yapışmayan toz, nadir torpaq elementləri ilə parlatma miqdarını azaldır.

Əsas performans faydaları:

1. Geniş temperatur aralığında sabit iş qabiliyyəti: 8 mol YSZ-nin üstün termiki sabitliyinə əsaslanaraq, zirkoniy oksid sensoru 400–1100 °C temperatur aralığında sabit məlumat çıxışı verə bilir və qısa müddətli 1200 °C temperatur təsirinə dözməyə qadirdir; bu, struktur bütövlüyünü saxlayır. °°C, adi oksigen sensorlarından (normal işləmə temperaturunun yuxarı həddi 800 °C-dir) çoxdan artıqdır. °°C, adi oksigen sensorlarından (normal işləmə temperaturunun yuxarı həddi 800 °C-dir) çoxdan artıqdır. °C-ə qədər) tədricən soyumasına imkan verən, yavaş və dəqiq nəzarət olunan soyuma zonası yaradır.

Lakin onun ion keçiriciliyi aşağı temperatur aralığında (400–600 °C) 3 mol YSZ-dən aşağıdır; °Lakin elektrod strukturu (məsələn, poroz platina elektrodları) optimallaşdırılaraq orta və aşağı temperatur şəraitindəki aşkarlama tələblərini ödəyə bilir və daha çox sənaye şəraitinə uyğunlaşa bilir.

2. Ultrauzun dövr ömrü və etibarlılıq: 8 mol YSZ zirkoniyalı boruların yüksək qırılma dayanıqlılığı və faz keçidinə müqaviməti sensorun sənaye yanma avadanlığının işə salınması və dayandırılması kimi təkrarlanan temperaturun yüksəlməsi və enməsi dövrlərində dövr sabitliyini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır — testlər nəticəsində 150 dəfə yüksək temperatur dövründən sonra oksigen konsentrasiyasının ölçü dəqiqliyi 10%-dən az azalır, halbuki eyni müddət ərzində 3 mol YSZ sensorunda bu göstərici 25%-dən çox azalır; köpük strukturlu sensor dizaynında 8 mol YSZ əsaslı oksigen daşıyıcısının dövr sabitliyi (OEC) 90%-dən yuxarı olur və bu, ənənəvi zərrəcikli sensorların göstəricilərini xeyli üstələyir.

3. Qarşılıqlı təsirə qarşı müqavimət və dəqiq aşkarlama: 8 mol YSZ keramik borular kimyəvi cəhətdən inertdir, beləliklə, sənaye tüstü qazlarında güclü turşulara, qəlilərə, sulfidlərə və ərimiş toza qarşı korroziyaya davam gətirir və elektrolit çirklənməsinin səbəb olduğu həssaslıq azalmasını qarşısını alır; Eyni zamanda, zirkoniy oksid keramik boruların səthi hamarlığı (Ra ≤0.8μ m) qarışıqların adsorbsiyasını azaldır, bu da sensorun cavab sürətini 0,1–0,5 saniyəyə qədər artırır, aşkarlama dəqiqliyi 0,1 həcm %-ə çatır və ən az miqdarda iz oksigen məzmunu 1 həcm %-dən aşağı aşkar edilə bilər ki, bu da ətraf mühitin monitorinqi və dəqiq sənaye idarəetməsi üçün qoyulan sərt tələbləri ödəyir. ±0,1 həcm %, və ən az miqdarda iz oksigen məzmunu 1 həcm %-dən aşağı aşkar edilə bilər ki, bu da ətraf mühitin monitorinqi və dəqiq sənaye idarəetməsi üçün qoyulan sərt tələbləri ödəyir.

4. Az enerji istehlakı və uyğunlaşdırma optimallaşdırılması: 8 mol YSZ borunun aşağı istilik keçiriciliyi ( 2,0 Vt/(m ·K) ) sensorun isidici modulunun enerji istehlakını azaldır və çoxqatlı heterogen struktur dizaynı (məsələn, Sn-dək C/AO ilə birləşdirilməsi) sayəsində sensorun iş temperaturu 200 °C-dən artıq azaldıla bilər. °C işləmə xərclərini daha da azaldaraq, eyni zamanda aşkarlama dəqiqliyini təmin edir.

Məlumat: