Zirconia geharde aluminiumoxide vir gevorderde toepassings

ZTA is 'n alumina-sirkonium-saamgestelde materiaal, word gekenmerk deur voortreflike sterkte en taaiheid. Geproduseer deur stres-geïnduseerde transformasie van fyn tetragonale sirkoonoxide deeltjies in 'n alumina matriks.

Zirconia keramiek is merkwaardige tegniese materiale, spog met uitstekende hardheid, termiese stabiliteit, dra weerstand en bedryfsomgewings waar baie ander keramiek nie kan presteer nie. Metale en plastiek kan eenvoudig nie vergelyk word nie. Verder, zirconia keramiek toon ook uitstekende hardheid vir die maak van gereedskap.

Sterkte

ZTA staan ​​uit onder keramiekmateriale met sy uitsonderlike sterkte en taaiheid, slytasie weerstand, chemiese traagheid, lae wrywingskoëffisiënt, hoë hardheid/styfheid verhouding en relatief lae termiese uitsettingskoëffisiënt in vergelyking met die meeste ander – maak dit 'n ideale materiaal vir toepassings soos snygereedskap. Verder, sy bioversoenbaarheid maak ZTA ook 'n aantreklike materiaalkeuse.

ZTA word gedefinieer deur sy hoogs eenvormige verspreiding van tetragonale sirkoniumoxide deeltjies binne 'n alumina matriks. Dit word bewerkstellig deur gebruik te maak van gesofistikeerde mengtegnieke soos kogelmaal en hoë-energie-afslytingsmaal; sodra dit saam gemeng is, kan die poeiers dan gevorm word tot hul beoogde komponent deur droë pers te gebruik, isostatiese druk, spuitgiet- of ekstrusietegnieke.

Sirkoniumoxide versprei deur 'n aluminamatriks verbeter breuktaaiheid deur kraakenergie te absorbeer en te verdryf, bekend as transformasie-verharding. Sirkoniumoxide dra ook by tot slytasieweerstand deur drukspanning te produseer wat kraakvoortplanting voorkom – bekend as selfskerp – maak ZTA 'n uitstekende materiaal keuse vir slypwiele.

Taaiheid

Zirconia geharde alumina (ZTA) keramiek spog met indrukwekkende sterkte en breuktaaiheid, maak hulle perfek vir gebruik oor 'n reeks toepassings en omgewings. Hierdie merkwaardige veerkragtigheid kom van stresgeïnduseerde fasetransformasie van fyn, eenvormig verspreide tetragonale sirkoniumoxide deeltjies versprei binne 'n alumina matriks; spanning veroorsaak fasetransformasie om mikrokraaknetwerke van sirkonium-aluminiumoxide te produseer wat energie van kraakvoortplanting absorbeer wat hul verspreiding effektief vertraag terwyl breukweerstand verhoog word (Clausen 1976).

ZTA staan ​​uit vanweë sy uitstekende termiese skokweerstand. Danksy sy unieke kombinasie van tetragonale-monokliniese fasesamestelling, hierdie keramiek kan vinnige veranderinge in temperatuur weerstaan ​​sonder om te kraak of te breek, terwyl spanningsgeïnduseerde transformasie van sirkoniumoxide in sy metastabiele tetragonale vorm drukspannings genereer wat die vorming van krake binne sy alumina-matriks teenwerk en taaiheid aansienlik verhoog en sodoende ZTA se werkverrigting verder verhoog..

ZTA spog nie net met sy sterk nie, tetragonaal-monokliniese struktuur en hoë breuktaaiheid, maar ook 'n lae koëffisiënt van termiese uitsetting (CTE), wat dit geskik maak vir toepassings wat uiterste temperature of omgewings vereis waar dimensionele stabiliteit van kardinale belang is, soos presisiekomponente of elektroniese pakkette.

ZTA staan ​​uit onder mediese inplantingsmateriaal vanweë sy kombinasie van chemiese weerstand, meganiese eienskappe en stresgesteunde korrosiebestandheid in water of liggaamsvloeistowwe, maak dit 'n uitstekende kandidaat vir mediese inplantings soos ortopediese femorale koppe en acetabulêre voerings. BioLOX Delta-biomateriaal is een so 'n voorbeeld; wyd gebruik tydens ortopediese operasies vir beide toepassings.

Korrosieweerstand

ZTA spog met voortreflike eienskappe van beide alumina en sirkonium, maak dit hoogs bestand teen beide chemiese aanval en slytasie, maak dit perfek vir toepassings wat korrosie-gevoelige omgewings of herhalende wrywing of meganiese spanning behels.

Die kombinasie van die hardheid van alumina met sirkoniumoxide se taaiheid lei tot uitstekende tribologiese eienskappe wat uitstekende slytasieweerstand in komponente met swaar vragte en langtermyngebruik verseker, soos ortopediese inplantings, snygereedskap en slytvaste komponente wat in vloeistofbestuur gebruik word (draadgidse, laers, spuitpunte ens). Hierdie kombinasie is veral van toepassing in mediese en industriële omgewings soos ortopediese inplantings, snygereedskap of vloeistofbestuur (draadgeleiders laers spuitpunte ens).

ZTA se verbeterde breuktaaiheid kan toegeskryf word aan sy fyn verspreide sirkoniumoxide deeltjies in sy alumina matriks. Wanneer krake begin voortplant, wanneer hul energie toeneem en verder voortplant, hierdie tetragonale sirkoniumkorrels ondergaan fasetransformasie om dit te absorbeer en te versprei as deel van 'n transformasie-verhardingsmeganisme – verbeter dus die breuktaaiheid van hierdie materiaal.

Sukses in die vervaardiging van ZTA-keramiek lê in die gebruik van sirkonium- en aluminapoeiers van hoë gehalte vry van onsuiwerhede. Sintering moet beheer word om spontane tetragonale-tot-monokliniese sirkonium-transformasie tydens afkoeling te vermy en om metastabiele monokliniese fase-vorming te verminder wat vatbaar is vir chemisorpsie met watermolekules wat lei tot lae-temperatuur-degradasie oor langtermyngebruik; Saint-Gobain ZirPro se ZTA-keramiek se sinterproses is spesifiek geskep om sulke ongewenste verskynsels te vermy. Gelukkig is Saint-Gobain ZirPro-keramiek se ZTA-keramiek spesifiek ontwerp om te verhoed dat sulke verskynsels gebeur –

Termiese stabiliteit

Zirconia geharde alumina (ZTA) kan vinnige veranderinge in temperatuur weerstaan ​​sonder om te kraak of te breek, danksy sirkoniumoxide-deeltjies wat in 'n alumina-matriks versprei is wat hitte-energie absorbeer en drukspannings skep wat krake en mislukking voorkom. Omdat ZTA termiese energie so effektief absorbeer, hierdie materiaal maak 'n uitstekende keuse vir toepassings wat hoë-temperatuur weerstand vereis.

Byvoeging van sirkoniumoxide by 'n alumina-matriks kan breuktaaiheid verhoog en terselfdertyd meganiese eienskappe soos sterkte en slytasieweerstand verbeter. Die verhoogde breuktaaiheid in ZTA is toe te skryf aan stresgeïnduseerde transformasie van metastabiele tetragonale fase na monokliniese fase by omgewingstemperature; 'n effek versterk deur kleiner sirkoniumoxide korrelgroottes as dié in alumina.

Stabiliseerders word gereeld gebruik om die tetragonale sirkoniumfase in ZTA-materiale soos Biolox Delta te bewaar; egter, soortgelyke resultate kan bereik word sonder stabiliseerders in terme van partikelverspreiding en breuktaaiheid.

’n Kombinasie van alumina en sirkonia skep ’n gevorderde keramiek wat uitblink in sterkte, breuktaaiheid, elastisiteit en hardheid – eienskappe wat noodsaaklik is vir toepassings wat strukturele werkverrigting en korrosiebestandheid vereis. ZTA-keramiek is geneig om beter te presteer 99% alumina keramiek om koste-effektief te wees terwyl aan spesifieke toepassingsbehoeftes meer doeltreffend voldoen word; hul verhouding kan selfs spesifiek aangepas word.