Разширена здравина за промишлени приложения

Цирконий, закален алуминий (ZTA) керамичните компоненти съчетават твърдостта и здравината на алуминиевия оксид с превъзходната якост на счупване на циркония, за да осигурят производителност и дълготрайност за промишлени приложения.

Индуцираната от стрес трансформация на фини тетрагонални частици цирконий, вградени в матрица от алуминиев оксид, води до ZTA материали с превъзходна здравина и издръжливост, подходящ за използване в различни тежки среди.

Издръжливост

ZTA материалите съчетават твърдостта на алуминиевия оксид с издръжливостта на циркония за несравнима устойчивост на износване и абразия. Този ефект е възможен чрез индуцирано от напрежение трансформационно закаляване: при стрес, циркониевите частици преминават от тяхната метастабилна тетрагонална фаза в стабилна моноклинна форма; разширяването на обема, причинено от тази структурна промяна, помага за затваряне на всякакви пукнатини в матрицата от алуминиев оксид и значително увеличава якостта.

ZTA съдържа циркониеви пластинки, които се образуват в алуминиева матрица по време на синтероване, подобряване на якостта и якостта на счупване, като същевременно се увеличава якостта на счупване, създаване на материал с по-голяма якост на огъване от Y-TZP и до два пъти неговата якост на циклична умора. Тази комбинация от издръжливост от алуминиев оксид, комбинирана със здравина на цирконий, прави ZTA отличен избор на материал за индустриални приложения, изискващи устойчивост на повреди.

Издръжливост

Цирконий, закален алуминий (ZTA) може да се похвали с изключителна якост на огъване и натиск, с ниско топлинно разширение, еквивалентно на това на двуалуминиевия оксид и изключителни свойства за устойчивост на износване.

Циркониевият закален алуминиев оксид се създава чрез добавяне на тетрагонални циркониеви зърна чрез индуцирана от стрес трансформация към твърда алуминиева матрица, затваряйки ги в своята структура, като същевременно ограничава трансформацията им до местни области, вместо да се разпространява навсякъде.

Този механизъм прави композитите алуминий-цирконий много по-издръжливи от монолитния цирконий поради тяхната устойчивост на абсорбция на вода чрез хемосорбция; монолитният цирконий може да абсорбира полярни водни молекули, което води до разграждане при ниска температура и евентуално разрушаване след продължителна употреба.

ZTA, от друга страна, е специално проектиран да улесни тази тетрагонална към моноклинна трансформация чрез структурни характеристики и химически добавки. CeramTec предлага на пазара Biolox Delta ZTA като пример; тази формула съдържа итриев и стронциев алуминат за улесняване на механизмите за заздравяване в рамките на неговата циркониева фаза и следователно има по-малък риск от разграждане при ниска температура, докато издържа на среда с висока температура.

Устойчивост на корозия

ZTA керамиката предлага превъзходна устойчивост на корозия в сравнение с двуалуминиевия оксид и следователно може да се използва в оборудване, подложено на тежка среда. Освен това, ZTA може да издържи на по-високи температури, като същевременно предлага по-голяма химическа стабилност.

Гарви и др (1975) демонстрира това добавяне 10-20% нестабилизираният цирконий може значително да повиши якостта в сравнение с алуминиевия оксид, чрез закаляване на трансформацията. Този процес се случва, когато фино диспергирани тетрагонални метастабилни утайки се променят в моноклинен цирконий под напрежение, причинявайки обемно разширение, което компресира пукнатини и забавя или спира тяхното разпространение.

Този механизъм наподобява този на напреженията, предизвикани от деформация; обаче, за да предизвика фазови промени, полето на напрежение трябва да е достатъчно голямо; за пукнатини в ZTA образци тази енергия идва от напреженията на огъване в местата на счупване.

Устойчивост на топлина

Циркониевият закален алуминиев оксид може да се похвали с изключително висока точка на топене и устойчивост на корозия, което го прави идеален материал за оборудване, често изложено на високи температури. Освен това, този вариант има по-голяма устойчивост на триене от стандартния двуалуминиев оксид, помага за намаляване на износването на оборудване, изложено на по-високи нива на кинетична енергия.

ZTA керамиката е създадена чрез индуцирана от стрес трансформация на тетрагонални частици цирконий в матрица от алуминиев оксид, създавайки напрежения на натиск в тях, които предотвратяват разпространението на пукнатини, увеличава както здравината, така и издръжливостта, като същевременно осигурява устойчивост на термичен удар без счупване или напукване. Те се отличават с отлична устойчивост на термичен удар; издържа на бързи промени в температурата без счупване или напукване при напрежение.

Циркониевият закален алуминиев оксид има много приложения в множество индустрии поради широкия си набор от свойства. Машиностроенето го използва за помпени компоненти и уплътнения; обработката на полупроводници го използва поради неговата термична стабилност и здравина; космическото пространство, автомобилната и енергийната промишленост го използват като части за двигатели поради неговата устойчивост срещу корозия и силни химикали; дори може да издържи на висока якост на огъване за зъбни импланти!