Цырконіевы загартаваны аксід алюмінія

Цырконіевы загартаваны аксід алюмінія (ZTA) гэта ўдасканалены керамічны матэрыял, які шырока выкарыстоўваецца ва ўшчыльненнях клапанаў, ўтулкі, кампаненты помпаў і рэжучыя інструменты дзякуючы сваёй трываласці і хімічнай устойлівасці – пра што сведчыць яго здольнасць вытрымліваць вялікія нагрузкі без значнай дэградацыі.

ZTA можа пахваліцца ўражлівай устойлівасцю да тэрмічнага ўдару і можа супрацьстаяць рэзкім перападам тэмператур, а таксама хуткія перапады тэмператур. Чытайце далей, каб даведацца больш пра яго механічныя ўласцівасці!

Цвёрдасць

Дыяксід цырконія, дададзены ў матрыцу з аксіду алюмінія, павялічвае яе цвёрдасць, глейкасць разбурэння і трываласць на выгіб, адначасова павялічваючы ўстойлівасць да зносу і эрозіі. Звычайна задзейнічаны механізм - гэта фазавае ператварэнне з наступным утварэннем мікротрэшчыны, але можа таксама ўключаць тэорыю напружання, калі гэта дастасавальна.

Метастабільныя тэтраганальныя ападкі дыяксіду цырконія, якія ўтвараюць дробную дысперсію ў матрыцы аксіду алюмінію, могуць падвяргацца самаадвольнай трансфармацыі ў манаклінныя формы, калі іх абмежаванне здымаецца падчас распаўсюджвання расколін, забеспячэнне энергіяй супраць палёў напружання, якія выклікаюць распаўсюджванне расколін.

Кераміка ZTA мае найвышэйшую трываласць і цвёрдасць у параўнанні з іншай інжынернай керамікай на аснове аксіду, а таксама ў два разы перавышае трываласць на цыклічную стомленасць Y-TZP. Як такое, яго ўласцівасці робяць яго прыдатным для прыкладанняў, якія патрабуюць надзвычайнай зносаўстойлівасці, хімічная інэртнасць і нізкае трэнне, а таксама высокая трываласць і калянасць.

Трываласць на выгіб

Кераміку ZTA можна вырабіць, змяніўшы суадносіны стабілізаванага аксіду цырконія ітрыем (Y-TZP) у матрыцы аксіду алюмінія з дапамогай гарачага ізастатычнага прэсавання, для аптымізацыі камбінацый цвёрдасці, глейкасці разбурэння і трываласці на выгіб, што прыводзіць да беспрэцэдэнтнай устойлівасці да цыклічнай стомленасці, якая пераўзыходзіць большасць перадавых тэхнічных керамічных вырабаў.

Метастабільны Y-TZP у матрыцы аксіду алюмінія прыводзіць да ўтварэння агламератаў фазы тэтраганальна-манакліннага пераўтварэння, якія павялічваюць трываласць на разбурэньне за кошт узмацнення жорсткасці пры фазавым пераўтварэнні (Клаўзен 1976). Пераважна перасякальныя расколіны, гэтыя пераходныя агламераты будуць сціскаць зону перад фронтам расколіны і памяншаць яе прагрэсаванне, у канчатковым выніку павышае трываласць на разбурэння.

Гэтая структура матэрыялу прывяла да стварэння гліназёмна-цырконіевых кампазітаў, такіх як BIOLOX Delta, шырока выкарыстоўваецца для поўнай замены тазасцегнавага сустава і іншых артапедычных кампанентаў, якія нясуць нагрузку. Гэты керамічны биоматериал адрозніваецца выдатнай зносаўстойлівасцю, хімічная інэртнасць пры пакаёвай тэмпературы, ўстойлівасць да цеплавога ўдару і выдатная хімічная інэртнасць пры любых тэмпературах.

Ўстойлівасць да карозіі

Хімічна інэртны і ўстойлівы да высокіх тэмператур і зносу, ён забяспечвае высокую прадукцыйнасць у параўнанні з 99 гліназёмнай керамікі і з'яўляецца больш эканамічна эфектыўным, а таксама.

Цырконій таксама можа пахваліцца ўражлівай трываласцю на разрыў, ўласцівасці пры выгіне і пругкасці і биосовместимость – што робіць яго ідэальным для медыцынскага выкарыстання, напрыклад, для замены тазасцегнавага сустава. За кошт трансфармацыйнага ўмацавання ва ўмовах стрэсу, часціцы дыяксіду цырконія пераходзяць з метастабільнай тэтраганальнай формы ў монаклінную, дапамагаючы больш эфектыўна закрываць расколіны, адначасова павялічваючы трываласць на разрыў.

CeramTec (Биолокс Дэльта) камерцыялізуе кампазіт аксіду алюмінію і дыяксіду цырконія, дзе нестабілізаваны аксід цырконія застаецца ў тэтраганальнай фазе, каб кіраваць гэтым пераўтварэннем і забяспечваць прытупленне кончыка расколіны і адхіленне расколіны, павышэнне трываласці гліназёмнай матрыцы. Утрыманне цырконія ў матэрыяле можа быць зменена шляхам падрыхтоўкі парашка і метадаў ушчыльнення.

Устойлівасць да цеплавога ўдару

Дыяксід цырконія, дададзены ў матрыцу першаснага гліназёму падчас спякання, можа значна павялічыць яе трываласць і трываласць, стварэнне таго, што вядома як ZTA (Цырконіевы загартаваны аксід алюмінія), пераўзыходзіць звычайную гліназёмную кераміку як у механічных, так і ў зносаўстойлівасці.

Цырконіевы загартаваны аксід алюмінія вядомы сваімі выключнымі ўласцівасцямі, такімі як высокая цвёрдасць у гарачым стане і трываласць на разрыў, хімічная інэртнасць пры пакаёвай тэмпературы, нізкія паказчыкі цеплавога пашырэння і выдатная ўстойлівасць да цеплавога ўдару – ідэальныя ўласцівасці для фрэзеравання кампанентаў, а таксама зношваюцца частак, якія патрабуюць механізмаў астуджэння.

CeramTec выпускае на рынак ZTA пад назвай Biolox delta, які мае матрыцу з аксіду алюмінія з дысперснымі часціцамі Y-TZP (17 вага / вага%) і пласцінкі алюмінату стронцыю (0.5 вага / вага%), забяспечваючы эфектыўную камбінацыю механізмаў пераўтварэння тэтраганальнай фазы ў манаклінную і механізмаў адхілення расколін для павышэння трываласці, што робіць яго ідэальным для першасных працэдур THA на апорных паверхнях сцегнавой косткі.

Электрычная ізаляцыя

Гліназём, загартаваны цырконіем, можа супрацьстаяць цеплавому ўдару без расколін і паломак пры рэзкіх зменах тэмпературы, дзякуючы дысперсным часціцам аксіду алюмінію, рассеяным у яго матрыцы, якія паглынаюць цеплавую энергію і ствараюць сціскальныя напружання, якія прадухіляюць разломы.

Гліназёмна-цырконіевая кераміка больш шчыльная, чым яе аналаг з чыстага цырконія, што робіць яго ідэальным для электраізаляцыі. Акрамя таго, яго меншае цеплавое пашырэнне, чым дыяксід цырконія, робіць яго прыдатным для частак, якія патрабуюць астуджэння.

Трансфармацыйнае ўмацаванне аксід-цырконіевых кампазітаў дае дадатковыя перавагі; тут, збожжа дыяксіду цырконія ў матрыцы аксіду алюмінія праходзяць метастабільную фазу, дзе іх збожжа ператвараюцца з тэтраганальнай у манаклінную структуру, такім чынам памяншаецца расколіна, выкліканая напругай, за кошт павышэння ўстойлівасці да ізаляцыі і ўдару. Загартаваны аксід алюмінію дыяксід цырконія звычайна адбываецца праз пірафорную рэакцыю з удзелам цырконія(IV) аксід октагидрат, Нанагідрат нітрату алюмінія, трыэтыламін і HNO3(Азотная кіслата); павелічэнне памераў часціц дадаткова дапамагае дысперсіі метастабільных зерняў дыяксіду цырконія.