L'alúmina endurida amb zirconi ha demostrat les seves propietats mecàniques superiors en comparació amb la zirconia monolítica, inclosa la tenacitat a la fractura i la resistència a la flexió. L'estabilitat de ZTA prové de la seva fase de matriu que protegeix i restringeix la transformació dels grans de zirconi tetragonal, ajudant-lo a suportar la degradació en condicions hidrotermals in vivo.
Força a la flexió
Afegint zirconi a la ceràmica d'alúmina, Es crea alúmina endurida amb zirconi. Aquest material té una resistència a la flexió i una durabilitat mecànica superiors en situacions que ho requereixen, i també resisteix la corrosió química així com l'exposició als fluids corporals.
L'alúmina endurida amb zirconi pot suportar ràpides fluctuacions de temperatura a causa de les seves partícules de zirconi disperses dins d'una matriu d'alúmina que absorbeixen l'energia tèrmica i crean tensions de compressió per evitar esquerdes., fent-lo adequat per al seu ús en diverses aplicacions industrials, com ara components de forns i motors de turbines de vapor.
Aquesta ceràmica composta combina les impressionants qualitats de l'alúmina i la zirconia per oferir una resistència addicional i resistència als xocs tèrmics., amb una duresa superior, resistència a la flexió, tenacitat a la fractura i resistència al desgast que superen 99% alúmina pura en termes de duresa, duresa i resistència al desgast.
Tenacitat a la fractura
La zirconia millora la resistència a la fractura de la ceràmica d'alúmina mitjançant l'enduriment per transformació. Quan colpejat, El zirconi metaestable estabilitzat amb itri es transforma en estructures cristal·lines monoclíniques que produeixen esforços de compressió que impedeixen la propagació de les esquerdes..
L'alúmina endurida amb zirconi és un material ideal per crear eines de tall per la seva duresa, estabilitat tèrmica i resistència a la fricció. A més, les seves propietats mecàniques superiors contribueixen significativament a la seva durabilitat i fiabilitat.
ZTA produït mitjançant gelcasting té una combinació excepcional de resistència a la flexió, tenacitat a la fractura, biocompatibilitat i resistència a la calor/corrosió que el fan adequat per a la cirurgia de reemplaçament de maluc. Mitjançant els processos de gelcasting també és possible adaptar els seus paràmetres de duresa-resistente a la fractura-resistència a la flexió canviant els nivells de càrrega de sòlids de purins., gruix del motlle o paràmetres de temperatura de sinterització per maximitzar els resultats.
Corbes tensió-deformació
El material d'alúmina endurida amb zirconi té una força i una resistència al desgast superiors, així com una rigidesa excepcional per suportar càrregues pesades sense deformar-se sota pressió. A més, compta amb una excel·lent resistència al xoc tèrmic que li permet tolerar les fluctuacions sobtades de temperatura sense patir degradació..
El contingut de zirconi per sobre d'un cert límit augmenta la degradació de l'envelliment a través de les microesquerdes creades durant el refredament després de la sinterització que actuen com a vies preferents per a la penetració de l'aigua en el material ceràmic., provocant la formació de microesquerdes durant el refredament que actuen com a camins preferents per a la seva entrada i propagació en ell. Al revés, quan per sota d'aquest llindar, les partícules de zirconi experimenten una transformació induïda per l'estrès de fase tetragonal a fase monoclínica que redueix la degradació de l'envelliment..
Resistència a la tracció
L'alúmina endurida amb zirconi és un material dur i durador amb una excel·lent resistència al desgast i propietats d'estabilitat tèrmica, fent-lo adequat per a components que requereixen refrigeració. A més, Les superfícies tèrmicament estables com aquesta proporcionen control tèrmic, així com resistència a la fricció, fent-les l'opció de material ideal.
Sota estrès, ZTA experimenta una transformació de fase de tetragonal a monoclínica que impedeix la propagació d'esquerdes i augmenta la tenacitat a la fractura., però alguns estudis indiquen que l'augment de la zirconia no estabilitzada condueix a una reducció de la resistència a la tracció.
Les ceràmiques ZTA solen contenir 10%-20% zirconia, que permet adaptar-lo específicament a cada aplicació. ZTA és biocompatible, resistent a la temperatura, resistent a la corrosió, prou resistent per suportar la pressió, alternativa rendible a la ceràmica de zirconi pura i pot suportar altes temperatures sense degradació. Els fabricants de segells de vàlvules solen triar-lo a causa de la seva resistència a la corrosió i capacitat de retenció de pressió – totes les qualitats ideals per a aplicacions de segell de vàlvules.
Força d'impacte
L'alúmina endurida amb zirconi és altament resistent a la corrosió i té una resistència mecànica excepcional, fent-los aptes per a aplicacions que requereixen duresa i tenacitat simultàniament. A més, ZTA ofereix un estalvi de costos respecte a la ceràmica de zirconi pura.
La combinació d'alúmina i zirconi crea una ceràmica amb major resistència a la flexió, tenacitat a la fractura, i resistència al desgast que l'alúmina pura. Pot suportar càrregues i impactes més elevats i sovint s'utilitza com a actualització respecte a l'alúmina estàndard en dissenys que requereixen funcions addicionals..
L'enduriment de la transformació explica aquesta força augmentada; en condicions d'estrès, Les partícules de zirconi canvien de la seva forma tetragonal a monoclínica i s'expandeixen, comprimint esquerdes en una matriu d'alúmina i, per tant, condueix a una major resistència a la flexió que YSZ (Figures 6c i d).
Resistència a la corrosió
La combinació de ceràmica ZTA d'alúmina i zirconi proporciona una resistència a la corrosió superior en comparació amb la pura 99% només materials d'alúmina, i té una duresa superior, tenacitat a la fractura, resistència a la flexió, i propietats de duresa que els seus competidors.
ZTA presenta una excel·lent resistència al desgast i a l'abrasió i compatibilitat química, el que el fa ideal per a aplicacions industrials que requereixen una gran durabilitat mecànica. A més, la combinació de materials compta amb una excel·lent resistència al xoc tèrmic que permet canvis ràpids de temperatura sense trencar-se ni trencar-se.
Les partícules de zirconi afegides a una matriu d'alúmina augmenten la seva duresa a la fractura mitjançant l'enduriment de transformació, un efecte causat per l'esforç de partícules de zirconi que canvien d'estructures cristal·lines tetragonals a monoclíniques quan s'exposen a l'estrès de compressió., produint esforços de compressió que inhibeixen la propagació de les esquerdes i augmenten significativament la seva tenacitat a la fractura.
Resistència al xoc tèrmic
L'alúmina endurida amb zirconi és una ceràmica avançada que combina alúmina i zirconi. Per crear ZTA, La zirconia s'introdueix a la matriu principal d'alúmina abans de la sinterització per a una major resistència i resistència als xocs tèrmics sobre les ceràmiques tradicionals d'alúmina; a més, té una duresa més alta, resistència a la flexió, i densitat que la seva contrapartida.
El mecanisme d'enduriment ZTA implica la transformació de fase induïda per l'estrès d'estructures de cristall de partícules de zirconi tetragonals a monoclíniques, augmentant la tenacitat a la fractura alhora que la protegeix del xoc tèrmic i l'abrasió mecànica. L'alúmina endurida amb zirconi és altament biocompatible i no es corroeix ràpidament, fent-lo ideal per a segells de vàlvules. A més, la seva alta resistència a la flexió li permet suportar la pressió corporal de manera eficaç.