Ongeëwenaarde taaiheid met sirkonium gehard aluminium (ZTA) Keramiek
Zirconia geharde alumina (ZTA) keramiek spog met ongeëwenaarde taaiheid. Hulle spog met uitstekende slytasieweerstand, chemiese traagheid en lae wrywing vir moeitelose prestasie in alledaagse take – om nie te praat van hoër hardheid en styfheid as metale nie.
ZTA behels metstabiele tetragonale sirkoniumoxide polikristal agglomerate in 'n alumina matriks wat stresgeïnduseerde fasetransformasie na monokliniese vorm onder spanning ondergaan, om sodoende skuifspanning te versprei en kraakvoortplanting te stop, algemeen bekend as transformasie-verharding.
Korrosiebestand
ZTA bied uitstekende chemiese weerstand in vergelyking met suiwer alumina en kan uiterste temperature weerstaan sonder agteruitgang, maak dit die ideale materiaalkeuse vir industriële toepassings in moeilike omgewings en toestande.
ZTA se taaiheid word versterk deur sirkoniumpartikels wat versprei en energie absorbeer, help om krake te voorkom. Wanneer gedoteer met yttriumoksied, sirkonia verander van metastabiele tetragonale fase na monoklinies tydens stres om drukspanning te skep wat breuktaaiheid verhoog.
Sirkonium-gebaseerde keramiek soos ZTA bevat alumina deeltjies om termiese skok te weerstaan. Dit laat dit toe om vinnige temperatuurveranderinge te weerstaan sonder krake of mislukking in hoëwerkverrigtingtoepassings soos slyp en sny; sy lae lineêre en torsie-uitbreiding bied uitstekende lasdraende vermoëns en werkverrigting vermoëns. ZTA spog 2-3 keer sterker treksterkte in vergelyking met suiwer alumina, terwyl dit lae lineêre/torsie-uitsettingskoëffisiënte het vir uitsonderlike lasdraende vermoëns en werkverrigting vermoëns.
Hoë styfheid
ZTA kombineer die sterkte en duursaamheid van alumina met sirkoniumverharding vir 'n uitsonderlike materiaal vir veeleisende toepassings. Hierdie kombinasie bied ongeëwenaarde krag, breuktaaiheid, elastisiteit en hardheid eienskappe in een pakket.
Claussen ontdek in 1976 dat die byvoeging van ongestabiliseerde sirkoniumoxide by alumina sy breuktaaiheid aansienlik verhoog, as gevolg van die tetragonaal-monokliniese transformasie van verspreide fyn tetragonale presipitate wat binne sy matriks versprei is. Sulke metstabiele neerslae word verhinder om te verander totdat dit vrygestel word deur 'n naderende kraakfront of ander bron van verligting van hul beperking, soos deur weg te smelt.
Warmgeperste 10mol% yttriumgestabiliseerde sirkoniumoxide (10YSZ), versterk met óf deeltjies óf plaatjies wat van 0 tot 30 gew.% alumina-inhoud is aan streng sterkte onderwerp, breuktaaiheid en stadige kraakgroeitoetse by 1000C in lug. Resultate het getoon dat maksimum buigsterkte en breuktaaiheid vir plaatjie-samestellings bereik is met hierdie samestelling-inhoud.
Hoë treksterkte
Zirconia keramiek bied 'n buitengewone kombinasie van krag, veerkragtigheid, en veelsydigheid wat tradisionele tegniese keramiek ver oortref. Zirconia-formulerings soos ZTA bied oplossings vir vandag se moeilikste toepassings, wat wissel van lugvaartkomponente wat moeilike omgewings verduur tot die volgende generasie biomediese inplantings wat ontwerp is vir lang lewe – verskaffing van betroubare oplossings vir vandag se mees dringende behoeftes.
ZTA staan uit onder ander materiale vanweë sy uitstekende buigsterkte, breuktaaiheid en weerstand teen kraakvoortplanting as gevolg van sy metastabiele tetragonale fase. Hierdie transformasie in monokliniese sirkonia by lae temperatuur druk die sone voor 'n kraakfront saam om verdere groei te stop.
Yttria gedeeltelik gestabiliseerde sirkoon (Y-TZP) en Serium Gedeeltelik Gestabiliseerde Zirconia (Wat-TZP) vertoon buitengewone taaiheid eienskappe soortgelyk aan ZTA as gevolg van die behoud van tetragonale fase deur die handhawing van yttrium of cerium by laer temperature, wat transformasie by 'n meer hanteerbare temperatuurreeks toelaat en minder oppervlakskade tydens sikliese laaitoetse toon as alumina-eweknieë.
Lae wrywing
Zirconia is een van die moeilikste ingenieurskeramiek wat beskikbaar is en sy lae wrywing-eienskappe help om slytasieweerstand te verhoog terwyl dit smeervereistes verminder.
ZTA keramiek bevat alumina vir maksimum taaiheid. Dit laat metstabiele yttriumoxide-gestabiliseerde tetragonale sirkoniumoxide deeltjies in 'n aluminamatriks onveranderd bly, wat gekristalliseer bly op grond van 'n verweefde netwerk van korrels.
Beheerde samestelling en verwerkingstoestande verseker dat spontane tetragonale-tot-monokliniese transformasie nie plaasvind by afkoeling vanaf die sintertemperatuur nie, dra by tot meerslagvermoë in breuktaaiheidstoetsing. Verder, hoë homogeniteit in alumina-sirkonium-komposiete met klein korrelgroottes lei tot laer kraakenergie wat op sy beurt vertaal word na korter kraaklengtes tydens diamantinspringingstoetse.
Hoë termiese uitbreiding
Alumina-matriks se bindingskrag stel dit in staat om te verhoed dat die tetragonale sirkoniumpartikels oorgaan na monokliniese sirkonium by afkoeling, dus maak 10 mol % yttrium-gestabiliseerde sirkoon-aluminium-komposiete is stabiel en kraakvry.
Byvoeging van serium by sirkonia laat dit gedeeltelik gestabiliseer word (Wat-TZP). Ce-TZP hou sy tetragonale fase by kamertemperatuur en verhoog die taaiheid aansienlik, breuktaaiheid en buigsterkte in vergelyking met tradisionele tandheelkundige keramiekmateriale.
Sirkoon-geharde alumina-komposiete met Ce-TZP, yttriumgestabiliseerde sirkoniumoxide (Y-TZP), of magnesia-gestabiliseerde sirkonia (Mg-PSZ) toon buitengewone taaiheid wat dié van beide alumina en monolitiese sirkonium oortref, maak ZTA die perfekte kandidaat vir veeleisende toepassings soos mediese inplantings, lugvaartkomponente en industriële masjinerie. ZTA spog ook met baie chemiese weerstandseienskappe wat dit teen sure beskerm, sout oplossings, gesmelte soute alkalies sowel as hoë temperature.