cirkonijumom ojačana glinica je dokazala svoja superiorna mehanička svojstva u poređenju sa monolitnim cirkonijumom, uključujući otpornost na lom i čvrstoću na savijanje. Stabilnost ZTA proizlazi iz njegove matrične faze koja štiti i ograničava transformaciju tetragonalnih zrnaca cirkonija, pomažući mu da izdrži degradaciju u in vivo hidrotermalnim uvjetima.
Flexural Strength
Dodavanjem cirkonija u aluminijsku keramiku, stvara se cirkonijum kaljena glinica. Ovaj materijal ima vrhunsku čvrstoću na savijanje i mehaničku izdržljivost u situacijama koje to zahtijevaju, a takođe je otporan na hemijsku koroziju kao i na izlaganje tjelesnim tečnostima.
cirkonijum ojačana glinica može izdržati brze fluktuacije temperature zbog svojih čestica cirkonija dispergovanih unutar matriksa aluminijuma apsorbujući toplotnu energiju i stvarajući tlačna naprezanja za sprečavanje pucanja, što ga čini pogodnim za upotrebu u raznim industrijskim aplikacijama kao što su komponente peći i parni turbinski motori.
Ova kompozitna keramika kombinuje impresivne kvalitete glinice i cirkonija kako bi pružila dodatnu snagu i otpornost na termalni udar, sa vrhunskom tvrdoćom, čvrstoća na savijanje, žilavost loma i otpornost na habanje koje prevazilaze 99% čista glinica u smislu tvrdoće, žilavost i otpornost na habanje.
Čvrstoća loma
Cirkonijum povećava otpornost na lom glinice keramike kroz transformaciono kaljenje. Kada je pogođen, metastabilni cirkonijum stabilizovan itrijumom se transformiše u monoklinske kristalne strukture koje proizvode tlačno naprezanje koje sprečava širenje pukotina.
Cirkonijum kaljena glinica je idealan materijal za izradu reznih alata zbog svoje tvrdoće, termička stabilnost i otpornost na trenje. Nadalje, njegova vrhunska mehanička svojstva značajno doprinose njegovoj izdržljivosti i pouzdanosti.
ZTA proizveden gelcastingom ima izuzetnu kombinaciju čvrstoće na savijanje, otpornost na lom, biokompatibilnost i otpornost na toplinu/koroziju što ga čini pogodnim za operaciju zamjene kuka. Kroz procese gelcastinga moguće je prilagoditi njegove parametre tvrdoće, žilavosti loma i čvrstoće na savijanje promjenom nivoa čvrstoće suspenzije., debljina kalupa ili parametri temperature sinteriranja za maksimiziranje rezultata.
Krive naprezanja-deformacije
cirkonijum kaljeni materijal aluminijuma se može pohvaliti vrhunskom čvrstoćom i otpornošću na habanje, kao i izuzetna krutost za izdržavanje teških opterećenja bez deformisanja pod pritiskom. Nadalje, ima odličnu otpornost na termalni udar što mu omogućava da toleriše nagle fluktuacije temperature bez degradacije.
Sadržaj cirkonija iznad određene granice povećava degradaciju starenjem kroz mikropukotine nastale hlađenjem nakon sinterovanja koje djeluju kao preferencijalni putevi za prodiranje vode u keramički materijal, što dovodi do stvaranja mikropukotina tokom hlađenja koje služe kao preferencijalni putevi za njegov ulazak i širenje u njega. I obrnuto, kada je ispod ovog praga, čestice cirkonijuma podležu transformaciji izazvanoj stresom iz tetragonalne faze u monoklinsku fazu koja smanjuje degradaciju starenjem.
Zatezna čvrstoća
Cirkonijum ojačana glinica je čvrst i izdržljiv materijal sa odličnom otpornošću na habanje i svojstvima termičke stabilnosti, što ga čini pogodnim za komponente koje zahtijevaju hlađenje. Dodatno, Termički stabilne površine poput ove pružaju termičku kontrolu kao i otpornost na trenje što ih čini idealnim izborom materijala.
Pod stresom, ZTA prolazi kroz faznu transformaciju iz tetragonalne u monokliničku koja sprečava širenje pukotina i povećava otpornost na lom, ali neke studije pokazuju da povećanje nestabiliziranog cirkonija dovodi do smanjene vlačne čvrstoće.
ZTA keramika obično sadrži 10%-20% cirkonijum, što omogućava da bude posebno prilagođen za svaku aplikaciju. ZTA je biokompatibilan, otporan na temperaturu, otporan na koroziju, dovoljno čvrst da izdrži pritisak, isplativa alternativa čistoj cirkonijum keramici i može izdržati visoke temperature bez degradacije. Proizvođači zaptivki ventila ga obično biraju zbog njegove otpornosti na koroziju i sposobnosti zadržavanja pritiska – sve kvalitete idealne za primjenu zaptivki ventila.
Udarna snaga
cirkonijumom ojačana glinica je visoko otporna na koroziju i ima izuzetnu mehaničku čvrstoću, što ih čini pogodnim za primjene koje zahtijevaju istovremeno tvrdoću i žilavost. Nadalje, ZTA nudi uštede u odnosu na čistu cirkonijum keramiku.
Kombinacijom glinice i cirkonija stvara se keramika sa većom čvrstoćom na savijanje, otpornost na lom, i otpornost na habanje od čiste glinice. Može izdržati veća opterećenja i udare i često se koristi kao nadogradnja u odnosu na standardnu aluminiju u dizajnu koji zahtijeva dodatne karakteristike.
Transformacijsko kaljenje objašnjava ovu povećanu snagu; pod stresnim uslovima, čestice cirkonija mijenjaju svoj tetragonalni u monoklinski oblik i šire se, kompresuje pukotine u matrici od glinice i na taj način dovodi do veće čvrstoće na savijanje od YSZ (Slike 6c i d).
Otpornost na koroziju
ZTA keramika kombinacija glinice i cirkonija pruža superiornu otpornost na koroziju u poređenju sa čistim 99% samo materijali od glinice, i ima vrhunsku tvrdoću, otpornost na lom, čvrstoća na savijanje, i svojstva tvrdoće od svojih konkurenata.
ZTA ima izvanrednu otpornost na habanje i habanje i hemijsku kompatibilnost, što ga čini idealnim za industrijske primjene koje zahtijevaju visoku mehaničku izdržljivost. Nadalje, kombinacija materijala se može pohvaliti odličnom otpornošću na termički udar, što omogućava brze promjene temperature bez pucanja ili lomljenja.
Čestice cirkonijevog dioksida dodane u matricu glinice povećavaju njenu otpornost na lomljenje kroz transformaciono kaljenje, učinak uzrokovan naprezanjem čestica cirkonija koje se mijenjaju iz tetragonalne u monoklinske kristalne strukture kada su izložene kompresijskom naprezanju, stvaraju tlačna naprezanja koja inhibiraju širenje prsline i značajno povećavaju njenu žilavost na lom.
Otpornost na termalni udar
cirkonijum ojačana glinica je napredna keramika koja kombinuje aluminijev oksid i cirkonijum. Za kreiranje ZTA, cirkonijum se uvodi u glavnu aluminijsku matricu prije sinterovanja radi dodatne čvrstoće i otpornosti na termički udar u odnosu na tradicionalnu aluminijsku keramiku; osim toga ima veću tvrdoću, čvrstoća na savijanje, i gustine od svog kolege.
Mehanizam ojačanja ZTA uključuje faznu transformaciju izazvanu stresom iz tetragonalne u monoklinske kristalne strukture čestica cirkonija, povećava otpornost na lom dok ga štiti od termičkog udara i mehaničke abrazije. cirkonijumom ojačana glinica je visoko biokompatibilna i ne korodira brzo, što ga čini idealnim za zaptivke ventila. Nadalje, njegova visoka čvrstoća na savijanje omogućava mu da efikasno izdrži pritisak tijela.