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, flexural strength and hardness. ZTA samples exposed to multiple cycles in the hip simulator showed minimal degradation with significantly lower surface roughness than monolithic zirconia components.

ZTA components have proven suitable for demanding applications in automotive manufacturing (hot and cold forming tooling, can-closure rollers and capstans); energy industry (падшыпнікі, orifice inserts and vortex finders); food processing (homogenizing pump parts); and energy industry. Their mechanical properties depend on many variables: preparation routes used to prepare powders; drying methods employed during calcination; shaping techniques adopted during sintering techniques; tailored shaping; additives added and particle size distribution among others.

Excellent Strength

ZTA ceramics use stress-induced transformation to integrate zirconia into an alumina matrix, increasing strength and durability over time. This makes ZTA an excellent ceramic solution for industrial applications requiring toughness, high corrosion resistance, thermal shock tolerance and thermal shock tolerance.

Under strain, tetragonal metastable precipitates in cubic alumina undergo an abrupt transformation into monoclinic particles which increase its fracture toughness by creating compressive surface layers that adhere to cracks within its matrix.

Transformation toughening is a phenomenon known as fracture toughening, wherein increased fracture toughness of alumina results in shorter crack length, less crack blunting, and improved interactions with preexisting microcracks. This allows hard-on-hard and hard-on-soft bearing combinations which are used in modern medical-grade ceramics such as hip replacements. Акрамя таго, Імплантаты са стабілізаваным ітрыем цырконіем, вядомыя як y-TZP, забяспечваюць абарону ад зносу з цягам часу.