Цырконіевы загартаваны аксід алюмінія – Павышаная трываласць для прамысловага дасканаласці

Цырконіевы загартаваны аксід алюмінія (ZTA) гэта выключная кераміка, адрозніваецца высокай трываласцю і ўстойлівасцю да разбурэння дзякуючы стабілізаваным аксідам ітрыю часціцам дыяксіду цырконія, дыспергаваным праз матрыцу аксіду алюмінія.

Гэты матэрыял можа супрацьстаяць рэзкім перападам тэмператур без расколін і паломак, супрацьстаіць хімічнай карозіі і забяспечвае выдатную ўстойлівасць да тэрмічнага ўдару.

Выдатная ўстойлівасць да карозіі

Кераміка ZTA прапануе ідэальны баланс паміж трываласцю і коштам, мацней, чым вырабы з гліназёму, але танней, чым чысты дыяксід цырконія. Іх механічныя ўласцівасці – стойкасць да разбурэння, трываласць на выгіб і цвёрдасць, а таксама ўстойлівасць да тэрмічнага ўдару – зрабіць іх прыдатнымі для вырабу прамысловых інструментаў, такіх як рэжучыя колы.

ZTA дасягае сваіх найвышэйшых уласцівасцяў за кошт дадання стабілізаванага аксіду ітрыю цырконія (YSZ) часціц у матрыцы аксіду алюмінія. Пры раўнамерным размеркаванні, YSZ дапамагае аптымізаваць як цвёрдасць, так і трываласць на разрыў абодвух элементаў, што прыводзіць да выключнай зносаўстойлівасці, хімічная інэртнасць пры пакаёвай тэмпературы і ўласцівасці цвёрдасці/трываласці на разрыў для выключнага керамічнага матэрыялу.

Прадукты ZTA’ механічныя ўласцівасці ў значнай ступені залежаць ад спосабаў іх апрацоўкі для атрымання парашкоў, уключаючы тэрмічныя апрацоўкі, метады абпалу, метады сушкі і працэсы спякання, а таксама індывідуальнае фармаванне з дадаткамі, дададзенымі падчас вытворчасці. Усе гэтыя фактары імгненна адбіваюцца на іх сіле, ўласцівасці пругкасці і цвёрдасці.

Выдатная ўстойлівасць да цеплавога ўдару

Кераміка ZTA забяспечвае выдатную ўстойлівасць да тэрмічнага ўдару, што робіць іх выдатным выбарам для аэракасмічных прыкладанняў, якія патрабуюць высокага ўзроўню трываласці, цвёрдасць, і хімічная інертнасць. Пры раўнамерным размеркаванні ў матрыцы аксіду алюмінія можна аптымізаваць YSZ. Адной з такіх загартаваных керамічных вырабаў з аксіду цырконія і алюмінію, якую мы прапануем, з'яўляецца BIOLOX delta, якую можна знайсці для артапедычных нясучых кампанентаў, напрыклад, для замены сцягна.

Выкліканае напружаннем ператварэнне ад метастабільнай тэтраганальнай да манакліннай структуры YSZ выклікае аб'ёмнае пашырэнне і дэфармацыю зруху, якія супрацьстаяць распаўсюджванню расколін, павышэнне трываласці на разрыў пры адначасовым павышэнні трываласці на выгіб. Прадукцыйнасць такой загартаванай керамікі аксід алюмінію-YSZ залежыць ад умоў апрацоўкі, а таксама ад стэхіаметрыі аксідаў, якія ўваходзяць у яе склад у працэсе спякання..

Дрэнна кантраляваныя ўмовы спякання могуць прывесці да нізкай трываласці на выгіб і дрэннай аднастайнасці матрыцы аксід алюмінію-YSZ, патэнцыйна з-за захопу паветра або агламерацыі часціц. Шляхам дадання такіх дабавак, як аксід ітрыю або магнію, можна знізіць тэмпературу тэтраганальнай да монакліннай тэмпературы пераўтварэння і павысіць уласцівасці спекання дыяксіду цырконія.

Выдатная зносаўстойлівасць

ZTA адрозніваецца не толькі ўстойлівасцю да тэрмічнага ўдару і ўстойлівасцю да карозіі, але таксама вельмі зносаўстойлівы дзякуючы механізму ашалёўкі тэтраганальна-монклінічнага фазавага пераўтварэння. Акрамя таго, Даследаванні in vitro паказалі, што кампаненты ZTA менш схільныя гідратэрмальнай дэградацыі – тое, што мае вялікае значэнне ў кераміцы для замены галоўкі сцегнавой косткі і чашкі (напрыклад BIOLOX delta вытворчасці CeramTec).

Мадэляваныя выпрабаванні на знос, праведзеныя на кампанентах ZTA з кампазітных матэрыялаў аксід алюмінія і цырконія, далі ўражлівыя вынікі з пункту гледжання зносаўстойлівасці, трываласць на выгіб і цвёрдасць. Узоры ZTA, падвергнутыя шматлікім цыклам у сімулятары тазасцегнавага сустава, паказалі мінімальную дэградацыю са значна меншай шурпатасцю паверхні, чым маналітныя кампаненты з дыяксіду цырконія.

Кампаненты ZTA даказалі сваю прыгоднасць для патрабавальных прымянення ў аўтамабільнай вытворчасці (інструмент для гарачай і халоднай фармоўкі, ролікі і кабестаны для закрыцця бляшанак); энергетычнай прамысловасці (падшыпнікі, дыяфрагмы і віхрашукальнікі); харчовая апрацоўка (гамагенізацыя частак помпы); і энергетычнай прамысловасці. Іх механічныя ўласцівасці залежаць ад многіх зменных: падрыхтоўка маршрутаў, якія выкарыстоўваюцца для падрыхтоўкі парашкоў; метады сушкі, якія выкарыстоўваюцца пры абпале; метады фарміравання, прынятыя падчас тэхнік спякання; індывідуальнае фарміраванне; дабаўкі і размеркаванне часціц па памеры сярод іншых.

Выдатная трываласць

Кераміка ZTA выкарыстоўвае трансфармацыю, выкліканую стрэсам, для інтэграцыі дыяксіду цырконія ў матрыцу з гліназёму, павелічэнне трываласці і даўгавечнасці з часам. Гэта робіць ZTA выдатным керамічным рашэннем для прамысловага прымянення, якое патрабуе трываласці, высокая ўстойлівасць да карозіі, талерантнасць да цеплавога ўдару і талерантнасць да цеплавога ўдару.

Пад напругай, тэтраганальныя метастабільныя выпадзенні ў кубічным аксідзе алюмінія падвяргаюцца рэзкай трансфармацыі ў монаклінныя часціцы, якія павялічваюць яго ўстойлівасць да разбурэння, ствараючы сціскальныя паверхневыя пласты, якія прыліпаюць да расколін у яго матрыцы.

Трансфармацыйнае ўмацаванне - гэта з'ява, вядомае як умацаванне пры разбурэнні, пры гэтым падвышаная трываласць на разбурэнне аксіду алюмінія прыводзіць да меншай даўжыні расколіны, меншае прытупленне расколін, і палепшанае ўзаемадзеянне з ужо існуючымі мікротрэшчынамі. Гэта дазваляе камбінаваць цвёрды на цвёрдым і цвёрды на мяккім падшыпніках, якія выкарыстоўваюцца ў сучаснай медыцынскай кераміцы, напрыклад, для замены тазасцегнавага сустава. Акрамя таго, Імплантаты са стабілізаваным ітрыем цырконіем, вядомыя як y-TZP, забяспечваюць абарону ад зносу з цягам часу.