Zirconia geharde alumina
Sirkoon geharde alumina (ZTA) is 'n gevorderde keramiekmateriaal wat wyd in klepseëls gebruik word, busse, pompkomponente en snygereedskap vanweë die sterkte en chemiese stabiliteit daarvan – soos blyk uit sy vermoë om swaar vragte te weerstaan sonder noemenswaardige agteruitgang.
ZTA spog met indrukwekkende termiese skokweerstand en kan skielike veranderinge in temperatuurveranderinge weerstaan, sowel as vinnige temperatuur skommelinge. Lees verder om meer te wete te kom oor sy meganiese eienskappe!
Hardheid
Sirkoniumoxide wat by 'n alumina-matriks gevoeg word, verhoog die hardheid daarvan, breuktaaiheid en buigsterkte terwyl weerstand teen slytasie en erosie verhoog word. Die meganisme wat tipies betrokke is, is fasetransformasie gevolg deur mikrokraakvorming, maar kan ook stresteorie-teorieë behels soos van toepassing.
Metastabiele tetragonale sirkonium-neerslag wat fyn dispersie vorm binne 'n alumina-matriks kan spontane transformasie in monokliniese vorms ondergaan wanneer hul beperking tydens kraakvoortplanting opgehef word, verskaffing van energie teen stresvelde wat kraakvoortplanting aandryf.
ZTA keramiek het uitstekende breuktaaiheid en hardheid in vergelyking met ander oksied-gebaseerde ingenieurskeramiek, sowel as twee keer die sikliese moegheidssterkte van Y-TZP. As sodanig, sy eienskappe maak dit geskik vir toepassings wat uiterste slytasieweerstand vereis, chemiese traagheid en lae wrywing asook hoë sterkte en styfheid.
Buigkrag
ZTA-keramiek kan gemaak word deur die verhouding van yttriumgestabiliseerde sirkoniumoxide te verander (Y-TZP) binne 'n alumina-matriks met behulp van warm isostatiese pers, om hardheid-breuk-taaiheid-buigsterkte kombinasies te optimaliseer wat lei tot ongeëwenaarde sikliese moegheidsweerstand wat die mees gevorderde tegniese keramiek oortref.
Metastabiele Y-TZP in 'n alumina matriks lei tot die vorming van tetragonaal-monokliniese transformasie fase agglomerate wat breuktaaiheid verhoog deur fase transformasie verstyfing (Clausen 1976). Kruis verkieslik krake, hierdie oorgangsagglomerate sal die sone voor die kraakfront saamdruk en die progressie daarvan verminder, uiteindelik verhoogde breuktaaiheid.
Hierdie materiaalstruktuur het gelei tot die skepping van alumina-sirkonium-komposiete soos BIOLOX Delta, wyd gebruik vir totale heupvervangings en ander lasdraende ortopediese komponente. Hierdie keramiek biomateriaal beskik oor uitstekende slytasieweerstand, chemiese traagheid by kamertemperatuur, termiese skokweerstand en uitstekende chemiese traagheid by alle temperature.
Korrosieweerstand
Chemies inert en bestand teen hoë temperature en slytasie, dit bied voortreflike prestasie in vergelyking met 99 alumina keramiek en is ook meer koste-effektief.
Zirconia spog ook met indrukwekkende treksterkte, buig- en elastisiteitseienskappe en bioversoenbaarheid – maak dit ideaal vir mediese gebruike soos heupvervangings. As gevolg van transformasie verharding onder strestoestande, sirkoniumpartikels verander van metastabiele tetragonale vorm in monokliniese vorm, help om krake meer doeltreffend te sluit terwyl breuktaaiheid verhoog word.
CeramTec (Biolox Delta) kommersialiseer 'n alumina-sirkonium-komposiet waar ongestabiliseerde sirkonium in tetragonale fase bly om hierdie transformasie te bestuur en kraakpunt-afstomping en kraakafwyking te verskaf, verbeter die taaiheid van alumina matriks. Sirkoon-inhoud van materiaal kan verander word deur poeiervoorbereiding en verdigtingstegnieke.
Termiese skokweerstand
Sirkoniumoxide wat tydens sintering by 'n primêre alumina-matriks gevoeg word, kan die sterkte en taaiheid daarvan aansienlik verbeter, skep wat bekend staan as ZTA (Zirconia geharde alumina), beter as gewone alumina keramiek in beide meganiese en slytasie toepassings.
Sirkoon geharde alumina is bekend vir sy uitsonderlike eienskappe soos hoë warm hardheid en wegrapsterkte, chemiese traagheid by kamertemperatuur, lae termiese uitsettingskoerse en uitstekende termiese skokweerstand – ideale eienskappe vir maal komponente sowel as slytasie dele wat verkoelingsmeganismes benodig.
CeramTec bemark 'n ZTA genaamd Biolox delta wat 'n alumina-matriks met verspreide Y-TZP-deeltjies bevat (17 gewig/gew.%) en strontiumaluminaat plaatjies (0.5 gewig/gew.%), die verskaffing van 'n effektiewe kombinasie van tetragonale-tot-monokliniese fase-transformasiemeganismes en kraakdefleksiemeganismes om verbeterde taaiheid te verskaf, wat dit ideaal maak vir primêre THA-prosedures op femurdraende oppervlaktes.
Elektriese isolasie
Sirkoon-geharde alumina kan termiese skok weerstaan sonder om te kraak of te breek onder skielike veranderinge in temperatuur, danksy verspreide alumina-deeltjies wat in sy matriks versprei is, wat die termiese energie absorbeer en drukspannings genereer wat frakture voorkom.
Alumina-zirkoon-keramiek is digter as sy suiwer sirkonium-eweknie, maak dit ideaal vir elektriese isolasie toepassings. Verder, sy laer termiese uitsetting as sirkonia maak dit geskik vir dele wat verkoeling benodig.
Transformasie-verharding van alumina-sirkonium-komposiete bied bykomende voordele; hier, sirkoniakorrels in 'n alumina-matriks ondergaan 'n metastabiele fase waar hul korrels transformasie van tetragonale na monokliniese strukture ondergaan, verminder dus spanningsgeïnduseerde krake deur weerstand teen skuur en impak te verhoog. Alumina geharde sirkoniumoxide vind gewoonlik plaas deur pirofore reaksie wat sirkonium insluit(IV) oksied oktahidraat, Aluminiumnitraat Nanohidraat Triethylamine en HNO3(Salpetersuur); toenemende deeltjiegroottes help verder die verspreiding van metstabiele sirkoniakorrels.