загартаваны аксід цырконія даказаў свае выдатныя механічныя ўласцівасці ў параўнанні з маналітным аксідам цырконія, уключаючы глейкасць разбурэння і трываласць на выгіб. Стабільнасць ZTA абумоўлена яго матрычнай фазай, якая абараняе і абмяжоўвае трансфармацыю чатырохгранных зерняў дыяксіду цырконія, дапамагаючы яму супрацьстаяць дэградацыі ў натуральных гідратэрмальных умовах.
Трываласць на выгіб
Даданнем дыяксіду цырконія ў гліназёмную кераміку, ствараецца загартаваны аксід цырконія. Гэты матэрыял адрозніваецца найвышэйшай трываласцю на выгіб і механічнай трываласцю ў сітуацыях, якія гэтага патрабуюць, а таксама супрацьстаіць хімічнай карозіі, а таксама ўздзеянню цялесных вадкасцей.
загартаваны аксід алюмінію з дыяксідам цырконія можа супрацьстаяць хуткім ваганням тэмпературы з-за таго, што яго часціцы аксіду цырконія, рассеяныя ў матрыцы аксіду алюмінія, паглынаюць цеплавую энергію і ствараюць напружанне сціску для прадухілення расколін, што робіць яго прыдатным для выкарыстання ў розных прамысловых прымяненнях, такіх як кампаненты печаў і паратурбінныя рухавікі.
Гэтая кампазітная кераміка спалучае ў сабе ўражлівыя якасці як аксіду алюмінія, так і аксіду цырконія, каб забяспечыць дадатковую трываласць і ўстойлівасць да цеплавога ўдару, з найвышэйшай цвёрдасцю, трываласць на выгіб, глейкасць разбурэння і зносаўстойлівасць, якія пераўзыходзяць 99% чысты гліназём з пункту гледжання цвёрдасці, трываласць і зносаўстойлівасць.
Глейкасць разбурэння
Дыяксід цырконія павышае ўстойлівасць да разбурэння гліназёмнай керамікі за кошт трансфармацыйнай умацавання. Пры ўдары, метастабільны ітрый-стабілізаваны дыяксід цырконія ператвараецца ў манаклінныя крышталічныя структуры, якія ствараюць напружанне сціску, якое прадухіляе распаўсюджванне расколін.
Цырконіевы загартаваны аксід алюмінія з'яўляецца ідэальным матэрыялам для стварэння рэжучых інструментаў дзякуючы сваёй цвёрдасці, тэрмаўстойлівасць і ўстойлівасць да трэння. Акрамя таго, яго цудоўныя механічныя ўласцівасці ў значнай ступені спрыяюць яго даўгавечнасці і надзейнасці.
ZTA, вырабленая з дапамогай гель-ліцця, мае выключную камбінацыю трываласці на выгіб, стойкасць да разбурэння, біясумяшчальнасць і ўстойлівасць да цяпла/карозіі, якія робяць яго прыдатным для аперацыі па замене тазасцегнавага сустава. З дапамогай працэсаў гелевага ліцця таксама можна адаптаваць параметры цвёрдасці, трываласці на разрыў і трываласці на выгіб, змяняючы ўзроўні загрузкі цвёрдага рэчыва., таўшчыня формы або параметры тэмпературы спякання для дасягнення максімальных вынікаў.
Крывыя напружання-дэфармацыі
цырконій загартаваны гліназём матэрыял можа пахваліцца найвышэйшай трываласцю і зносаўстойлівасцю, а таксама выключную калянасць для падтрымання вялікіх нагрузак без дэфармацыі пад ціскам. Акрамя таго, ён можа пахваліцца выдатнай устойлівасцю да тэрмічнага ўдару, што дазваляе яму пераносіць рэзкія ваганні тэмпературы без пагаршэння якасці.
Утрыманне цырконія вышэй пэўнага ліміту павялічвае дэградацыю ў выніку старэння праз мікратрэшчыны, якія ўзнікаюць падчас астуджэння пасля спякання, якія дзейнічаюць як ільготныя шляхі для пранікнення вады ў керамічны матэрыял, што прыводзіць да адукацыі мікротрэшчыны падчас астуджэння, якія дзейнічаюць як ільготныя шляхі для яго пранікнення і распаўсюджвання ў яго. І наадварот, калі ніжэй за гэты парог, часціцы дыяксіду цырконія падвяргаюцца выкліканаму напружаннем ператварэнню з тэтраганальнай фазы ў монаклінную фазу, што зніжае дэградацыю пры старэнні.
Трываласць на разрыў
Цырконіевы загартаваны аксід алюмінія - цвёрды і трывалы матэрыял з выдатнай зносаўстойлівасцю і тэрмічнай стабільнасцю, што робіць яго прыдатным для кампанентаў, якія патрабуюць астуджэння. Дадаткова, тэрмаўстойлівыя паверхні, такія як гэтая, забяспечваюць кантроль тэмпературы, а таксама супраціў трэнню, што робіць іх ідэальным выбарам матэрыялу.
Пад стрэсам, ZTA перажывае фазавае ператварэнне з тэтраганальнай у манаклінную, што прадухіляе распаўсюджванне расколін і павялічвае ўстойлівасць да разбурэння, але некаторыя даследаванні паказваюць, што павелічэнне нестабілізаванага дыяксіду цырконія прыводзіць да зніжэння трываласці на разрыў.
Кераміка ZTA звычайна змяшчае 10%-20% цырконій, што дазваляе адаптаваць яго спецыяльна для кожнага прыкладання. ZTA з'яўляецца биосовместимым, устойлівы да тэмпературы, устойлівы да карозіі, досыць трывалы, каб вытрымліваць ціск, эканамічна эфектыўная альтэрнатыва кераміцы з чыстага дыяксіду цырконія і можа вытрымліваць высокія тэмпературы без дэградацыі. Вытворцы ўшчыльняльнікаў клапанаў звычайна выбіраюць яго з-за яго ўстойлівасці да карозіі і здольнасці ўтрымліваць ціск – усе якасці ідэальна падыходзяць для прымянення ўшчыльнення клапана.
Ўдарная трываласць
загартаваны аксід цырконія з'яўляецца вельмі ўстойлівым да карозіі і валодае выключнай механічнай трываласцю, што робіць іх прыдатнымі для прыкладанняў, якія патрабуюць цвёрдасці і трываласці адначасова. Акрамя таго, ZTA прапануе эканомію ў параўнанні з чыстай цырконіевай керамікай.
Спалучэнне гліназёму і дыяксіду цырконія стварае кераміку з больш высокай трываласцю на выгіб, стойкасць да разбурэння, і зносаўстойлівасць, чым чысты аксід алюмінія. Ён можа вытрымліваць больш высокія нагрузкі і ўдары і часта выкарыстоўваецца ў якасці мадэрнізацыі стандартнага гліназёму ў канструкцыях, якія патрабуюць дадатковых функцый.
Трансфармацыйнае ўмацаванне тлумачыцца гэтай падвышанай трываласцю; ва ўмовах стрэсу, часціцы дыяксіду цырконія змяняюць сваю тэтраганальную форму да манакліннай і пашыраюцца, сцісканне расколін у матрыцы аксіду алюмінія і, такім чынам, павышэнне трываласці на выгіб, чым YSZ (Малюнкі 6c і d).
Ўстойлівасць да карозіі
Камбінацыя аксіду алюмінія і цырконія ў кераміцы ZTA забяспечвае найвышэйшую каразійную ўстойлівасць у параўнанні з чыстай 99% толькі гліназёмныя матэрыялы, і мае высокую цвёрдасць, стойкасць да разбурэння, трываласць на выгіб, і ўласцівасці цвёрдасці, чым у канкурэнтаў.
ZTA адрозніваецца выдатнай устойлівасцю да зносу і ізаляцыі і хімічнай сумяшчальнасцю, робіць яго ідэальным для прамысловага прымянення, якое патрабуе высокай механічнай трываласці. Акрамя таго, спалучэнне матэрыялаў можа пахваліцца выдатнай устойлівасцю да тэрмічнага ўдару, што дазваляе хуткія змены тэмпературы без расколін і паломак.
Часціцы дыяксіду цырконія, дададзеныя ў матрыцу з аксіду алюмінія, павялічваюць яе ўстойлівасць да разбурэння праз трансфармацыйную ўстойлівасць, эфект, выкліканы напружаннем часціц дыяксіду цырконія, якія змяняюць структуру з тетрагональной на монаклінную крышталічную структуру пры ўздзеянні напружання сціску, якія ствараюць сціскальныя напружання, якія перашкаджаюць развіццю расколін і істотна павышаюць яе трываласць на разбурэнне.
Устойлівасць да цеплавога ўдару
загартаваны аксід цырконія - гэта ўдасканаленая кераміка, якая спалучае аксід алюмінію і аксід цырконія. Каб стварыць ZTA, дыяксід цырконія ўводзіцца ў асноўную матрыцу аксіду алюмінія перад спяканнем для дадатковай трываласці і ўстойлівасці да цеплавога ўдару ў параўнанні з традыцыйнай керамікай з аксіду алюмінія; акрамя таго, ён можа пахваліцца больш высокай цвёрдасцю, трываласць на выгіб, і шчыльнасць, чым яго аналаг.
Механізм узмацнення жорсткасці ZTA ўключае выкліканае напружаннем фазавае пераўтварэнне з тэтраганальных у манаклінныя крышталічныя структуры часціц дыяксіду цырконія, павышэнне трываласці на разрыў, адначасова абараняючы яго ад тэрмічнага ўдару і механічнага ізаляцыі. загартаваны аксід цырконія вельмі біясумяшчальны і не паддаецца хуткай карозіі, што робіць яго ідэальным для ўшчыльненняў клапанаў. Акрамя таго, яго высокая трываласць на выгіб дазваляе эфектыўна супрацьстаяць ціску цела.