Zirconia geharde alumina – Verbeterde sterkte vir industriële uitnemendheid
Zirconia geharde alumina (ZTA) is 'n besonderse keramiek, word gekenmerk deur hoë taaiheid en breukweerstand as gevolg van yttriumgestabiliseerde sirkoniumoxide deeltjies versprei deur 'n alumina matriks.
Hierdie materiaal kan vinnige temperatuurveranderinge weerstaan sonder om te kraak of te breek, weerstaan chemiese korrosie en bied uitstekende termiese skokweerstand.
Uitstekende korrosiebestandheid
ZTA keramiek bied 'n ideale balans tussen sterkte en waarde, sterker as aluminaprodukte, maar goedkoper as suiwer sirkonium. Hul meganiese eienskappe – breuktaaiheid, buigsterkte en hardheid sowel as termiese skokweerstand – maak hulle geskik vir die maak van industriële gereedskap soos snywiele.
ZTA bereik sy voortreflike eienskappe as gevolg van die byvoeging van yttriumgestabiliseerde sirkoniumoxide (YSZ) deeltjies binne 'n alumina matriks. Wanneer eweredig deurgaans versprei word, YSZ help om beide hardheid-breuk-taaiheid en treksterkte van beide elemente te optimaliseer, wat lei tot buitengewone slytasieweerstand, chemiese traagheid by kamertemperatuur en warm hardheid/opneemsterkte eienskappe vir 'n uitsonderlike keramiek materiaal.
ZTA produkte’ meganiese eienskappe hang baie af van hul verwerkingsroetes vir die vervaardiging van poeiers, insluitend hittebehandelings, kalsinasie metodes, droogtegnieke en sinterprosesse asook pasgemaakte vorming met bymiddels wat tydens produksie bygevoeg word. Al hierdie faktore het 'n onmiddellike effek op hul sterkte, elastisiteit en hardheid eienskappe.
Uitstekende termiese skokweerstand
ZTA-keramiek bied uitstekende termiese skokweerstand, maak hulle 'n uitstekende keuse vir lugvaarttoepassings wat hoë vlakke van sterkte vereis, taaiheid, en chemiese traagheid. Wanneer dit eenvormig in 'n alumina-matriks versprei word, kan YSZ geoptimaliseer word. Een so 'n transformasie-geharde sirkoon-aluminiumoxide keramiek wat ons aanbied, is BIOLOX delta wat gebruik kan word vir ortopeed draende komponente soos heupvervangings.
Stres-geïnduseerde transformasie van metastabiele tetragonale na monokliniese struktuur van YSZ produseer volume-uitbreiding en skuifspanning wat kraakvoortplanting teenwerk, verhoogde breuktaaiheid, terwyl buigsterkte terselfdertyd verbeter word. Prestasie van so 'n alumina-YSZ-transformasie-geharde keramiek is afhanklik van verwerkingstoestande sowel as die stoïgiometrie van samestellende oksiede in die sinterproses.
Swak beheerde sintertoestande kan lei tot lae buigsterkte en swak homogeniteit van 'n alumina-YSZ matriks, moontlik as gevolg van luginsluiting of partikelagglomerasie. Deur bymiddels soos yttria of magnesiumoksiede by te voeg, 'n mens kan tetragonale tot monokliniese transformasietemperatuur verlaag en sirkoniumoxide se sintereienskappe verbeter.
Uitstekende slytasieweerstand
ZTA blink nie net uit in terme van termiese skokweerstand en weerstand teen korrosie nie, maar is ook hoogs slijtvast as gevolg van sy tetragonale-monkliniese fase-transformasie-omhulmeganisme. Verder, in vitro studies het aan die lig gebring dat ZTA-komponente minder geneig is tot hidrotermiese degradasie – iets van groot belang in heupvervanging femorale kop en koppie keramiek (soos BIOLOX delta vervaardig deur CeramTec).
Gesimuleerde slytasietoetse wat uitgevoer is op ZTA-komponente gemaak van alumina-sirkonium-saamgestelde materiale het indrukwekkende resultate opgelewer in terme van slytweerstand, buigsterkte en hardheid. ZTA-monsters wat aan veelvuldige siklusse in die heupsimulator blootgestel is, het minimale agteruitgang getoon met aansienlik laer oppervlakruwheid as monolitiese sirkoniumkomponente.
ZTA-komponente het bewys dat dit geskik is vir veeleisende toepassings in motorvervaardiging (warm en koue vorming gereedskap, blikkie-toemaakrolle en kapstanders); energie industrie (laers, opening-insetsels en draaikolksoekers); voedselverwerking (homogenisering van pompdele); en energiebedryf. Hul meganiese eienskappe hang van baie veranderlikes af: voorbereidingsroetes wat gebruik word om poeiers voor te berei; droogmetodes wat tydens kalsinering gebruik word; vormingstegnieke wat tydens sintertegnieke aangeneem is; pasgemaakte vorming; bymiddels bygevoeg en deeltjiegrootte verspreiding onder andere.
Uitstekende sterkte
ZTA-keramiek gebruik stresgeïnduseerde transformasie om sirkoniumoxide in 'n aluminamatriks te integreer, verhoog sterkte en duursaamheid oor tyd. Dit maak ZTA 'n uitstekende keramiekoplossing vir industriële toepassings wat taaiheid vereis, hoë weerstand teen korrosie, termiese skok toleransie en termiese skok toleransie.
Onder spanning, tetragonale metstabiele neerslae in kubieke alumina ondergaan 'n skielike transformasie in monokliniese deeltjies wat die breuktaaiheid daarvan verhoog deur saampersende oppervlaklae te skep wat aan krake binne die matriks vasheg..
Transformasie-verharding is 'n verskynsel wat bekend staan as fraktuurverharding, waarin verhoogde breuktaaiheid van alumina korter kraaklengte tot gevolg het, minder kraakafstomping, en verbeterde interaksies met voorafbestaande mikrokrake. Dit laat hard-op-hard en hard-op-sag laer kombinasies toe wat gebruik word in moderne mediese graad keramiek soos heupvervangings. Verder, Yttrium-gestabiliseerde sirkonia-inplantings bekend as y-TZP bied beskerming teen slytasie oor tyd.