8 mol na Yttria-stabilized na YSZ na Sensor ng Oxygen, Silyinder na Keramika ng Zirconia, ZrO2, Isang Dulo na Nakasara na Sleeve

Ang yttria-stabilized na zirconia (YSZ) ay isang mahalagang keramik na materyal. Ito ay pangunahing binubuo ng zirconium oxide ( ZrO₂ ) at yttrium oxide ( Y₂O₃ ). Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng angkop na halaga ng yttrium oxide sa zirconium oxide, maaaring bumuo ang zirconia ng matatag na cubic at tetragonal na kristal na yugto sa temperatura ng silid. Ang YSZ na may 8 mol% Y₂O₃  maaaring bumuo ng isang ganap na kubikong yugto ng kristal sa temperatura ng kuwarto. Ang kubikong zirconia ay may mabuting conductivity ng oxygen ion, kaya ito ay mahalaga sa mga larangan tulad ng solid oxide fuel cells at oxygen sensors, na nagpapahintulot sa mabilis na paggalaw ng mga oxygen ion sa loob ng materyal para sa epektibong pagbuo ng kuryente sa mga fuel cell o para sa tumpak na pagtukoy sa nilalaman ng oxygen ng mga sensor. Ang dalisay na zirconium oxide ay sumasailalim sa mga transisyon ng yugto sa iba't ibang temperatura, ngunit pagkatapos idagdag ang yttrium oxide, ang ionic radius ng yttrium ay katulad ng ionic radius ng zirconium, na nagpapahintulot dito na pumasok sa lattice ng zirconia, magpatatag sa istruktura ng lattice, at pigilan ang mga transisyon ng yugto habang lumalamig, kaya naman pinipigilan ang mga pagbabago sa volume at pagsira ng materyal dulot ng mga transisyong ito.

• Paghahanda ng Hilaw na Materyales: Ang 8YSZ na pulbos ay inihahanda gamit ang pamamaraang kemikal na co-precipitation, kasunod ng spray drying granulation upang matiyak ang pagkakabuo ng pulbos at ang pantay na laki ng mga butil.
• Proseso ng Pagbuo: Gumagamit pangunahin ng malamig na isostatikong pagpindot (presyon na 200–300 MPa), kasama ang ilang mga produkto na may mataas na kahusayan na ginawa sa pamamagitan ng injection molding upang matiyak ang pantay na densidad ng hilaw na anyo ( ≥5.8 g/cm 3 ).
• Pagsisinter: Isinisinter sa mataas na temperatura na 1550–1650 ℃, na pinapanatili sa loob ng 2–4 na oras, kasama ang kontroladong bilis ng pag-init na 5 ℃/min upang matiyak ang sapat na paglaki ng butil nang hindi lumalabis sa pagsinter.
• Post-processing at Pagsusuri: Ginagawa ang pagpapakinis at pagpapulish upang matiyak ang katumpakan ng sukat at kalidad ng ibabaw. Bago umalis sa pabrika, kailangang dumadaan ang mga produkto sa mga pagsusuri sa kahigpitang hangin ( rate ng pagtagas ≤1×10⁻⁶ Pa·m³/s ), mga pagsusuri sa ionic conductivity ( ≥0.01 S/cm sa 850 ℃), at mga pagsusuri sa thermal shock (mga siklo mula sa –20 ℃ hanggang 1100 ℃ limang beses nang walang pumupukol).
• Estruktura ng tubo: Ang pangunahing disenyo ay gumagamit ng 'estruktura ng tubo na may isang dulo na nakasara' ( katulad ng isang tubo sa pagsubok ), kung saan ang saradong dulo ang nagsisilbing pangunahing lugar ng pagdaloy ng ion, habang ang bukas na dulo ay ginagamit upang ilabas ang elektrodo at ikonekta ang daanan ng sangguniang gas; ang ilang espesyalisadong sensor ay gumagamit ng disenyo na dalawang tubo o maraming tubo upang matugunan ang pangangailangan sa pagmomonitor ng maraming uri ng gas.

Mga karakteristikang pang-material:

• Tumututol sa apoy, mataas na kakayahan sa pagpapasa ng init.
• Mababang koepisyente ng pagpapalawak.
• Matatag na pagganap sa mataas na temperatura.
• Mahaba ang buhay ng serbisyo, lalo na para sa mabilis na paglamig at pag-init.
• Mabilis na pagpapasa ng init, mababang konsumo ng enerhiya, at nababawasan ang paggamit ng enerhiya.
• Panloob na ilaw sa pader, hindi nakakalagkot na pulbos, binabawasan ang dami ng panghuling pagpapaliwanag ng mga rare earth.

Mga pangunahing benepisyo sa pagganap:

1. Matatag na kakayahan sa paggana sa malawak na saklaw ng temperatura: Nakasalalay sa mahusay na thermal stability ng 8mol YSZ, ang zirconia sensor ay maaaring mag-output ng matatag na datos sa saklaw na 400–1100 °°C, at panatilihin ang kanyang structural integrity kahit sa ilalim ng maikling panahong mataas na temperatura na shock na 1200 °°C, na malinaw na lumalampas sa karaniwang oxygen sensor (ang upper limit ng normal na operating temperature ay 800 °C).

°C), bagaman ang kanyang ionic conductivity ay mas mababa kaysa sa 3mol YSZ sa mababang saklaw ng temperatura (400–600 °°C), maaari pa rin itong tumugon sa mga pangangailangan sa pagdedetekta sa mga senaryo ng katamtamang at mababang temperatura at umangkop sa higit pang mga kondisyon sa industriya sa pamamagitan ng pag-optimize sa istruktura ng electrode (tulad ng porous platinum electrodes).

2. Napakahaba ng buhay-siklo at katiyakan: Ang mataas na pagtutol sa punit at paglipat ng yugto ng mga tubo ng zirconia na may 8mol YSZ ay nagpapabuti nang malaki ng katatagan ng siklo ng sensor sa paulit-ulit na pagtaas at pagbaba ng temperatura (halimbawa, ang pagsisimula at paghinto ng mga kagamitan sa pagsusunog sa industriya) — batay sa pagsusuri, pagkatapos ng 150 siklo ng mataas na temperatura, ang pagkawala ng katiyakan sa pagdedetekta ng konsentrasyon ng oksiheno ay mas mababa sa 10%, samantalang ang sensor na may 3mol YSZ ay nawawalan ng higit sa 25% sa parehong panahon; Sa disenyo ng sensor na may istrukturang hugis-hipon, ang katatagan ng siklo (OEC) ng daluyan ng oksiheno na may base na 8mol YSZ ay maaaring umabot ng higit sa 90%, na malinaw na lumalampas sa katatagan ng tradisyonal na mga sensor na binubuo ng mga partikula.

3. Anti-interference at tumpak na pagdedetek: Ang 8mol na YSZ na ceramic tubes ay kemikal na inert, kaya ito ay nakakatanggol laban sa pagsisira ng malalakas na asido, alkali, sulfida, at natunaw na alikabok sa mga industriyal na usok ng hangin, at maiiwasan ang pagbaba ng sensitibidad dahil sa polusyon ng electrolyte; Kasabay nito, ang kaginhawahan ng ibabaw ng zirconia ceramic tubes (Ra ≤0.8μ m) ay maaaring bawasan ang adsorption ng mga impurity, kaya ang bilis ng tugon ng sensor ay maaaring umabot sa 0.1–0.5 segundo, ang katiyakan ng pagdedetek ay maaaring abot sa ±0.1 vol%, at ang pinakamababang nilalaman ng bakas na oksiheno ay maaaring matukoy sa ilalim ng 1 vol%, na sumasapat sa mahigpit na mga kinakailangan ng environmental monitoring at presisyong industrial control.

4. Mababang konsumo ng enerhiya at optimisasyon ng adaptability: Ang mababang thermal conductivity ( 2.0 W/(m ·K) ) ng 8mol YSZ tube ay maaaring bawasan ang konsumo ng enerhiya ng heating module ng sensor, at kasama ang disenyo ng multi-layer heterogeneous structure (tulad ng pagkakasama sa SndC/AO), ang operating temperature ng sensor ay maaaring bawasan ng higit sa 200 °C , na nagpapababa pa ng mga gastos sa operasyon habang tiyak na pinapanatili ang katiyakan ng pagkakakilanlan.

Mga Batayan: