Alumina endurida amb zirconi
Els compostos d'alúmina-zirconi s'endureixen mitjançant la transformació induïda per l'estrès de partícules fines de zirconi tetragonal en dures, materials forts amb una resistència i duresa extremes que els fan adequats per a diverses aplicacions i entorns.
Es va utilitzar gelcasting per fabricar mostres de ZTA, amb molta atenció a l'optimització de la preparació de purins amb diferents càrregues sòlides, processos d'emmotllament i desemmotllament, assecat amb dissolvent (Assecat osmòtic versus aire), i processos de piròlisi i sinterització a 1550 i 1650 degC per a l'assecat. Densitat, duresa, Es van realitzar avaluacions de la resistència a la fractura i la resistència a la flexió en totes les mostres fabricades mitjançant gelcasting.
Té una alta duresa
Alumina endurida amb zirconi (ZTA) és ideal per a aplicacions exigents per la seva alta duresa. Fabricat mitjançant fosa de gel, ZTA ofereix un estalvi de costos respecte a altres materials ceràmics alhora que ofereix una resistència superior. ZTA pot tolerar temperatures de 1650 degC tot i que es manté rendible perquè està format per pols de zirconi i alúmina estabilitzat amb itria que s'han combinat mitjançant tècniques de fosa en gel i sinterització..
Les ceràmiques ZTA destaquen per la seva notable duresa per la seva transformació de fases tetragonals a monoclíniques., augmentant la tenacitat a la fractura fins a dos. Aquest mecanisme és causat per diferències entre el seu mòdul elàstic entre les seves respectives fases – zirconi i alúmina respectivament – el que significa que els camps d'estrès creats durant la transformació de fase actuen realment per mitigar la propagació d'esquerdes fent que ZTA sigui molt més dura que les ceràmiques d'alúmina tradicionals.
L'alúmina endurida amb zirconi té una duresa i una resistència a la fractura superiors a AlN, així com una resistència a la flexió superior en comparació amb aquests dos materials, convertint-lo en un excel·lent candidat per a aplicacions d'automoció i energia sostenible. A més, ZTA presenta una resistència al xoc tèrmica superior i bones propietats d'aïllament elèctric, fent-lo apte per a ús automotriu i altres usos mèdics; a més, ZTA no presenta danys a l'ADN ni efectes cancerogenètics a les cèl·lules de mamífers, proporcionant un ús potencial com a material d'implant dental a causa de les seves excel·lents propietats mecàniques i propietats de biocompatibilitat.
Té una alta tenacitat
Alumina endurida amb zirconi (ZTA), o alúmina temperada amb zirconi, és un material ceràmic compost tant per alúmina com per zirconi que ofereix propietats mecàniques excepcionals com ara una alta tenacitat a la flexió., tenacitat a la fractura, elasticitat, duresa i resistència al desgast. La relació entre aquests materials es pot modificar fàcilment per satisfer aplicacions específiques; Els productes ZTA van superar els fets amb zirconi pur alhora que eren més rendibles.
Aquest material s'ha utilitzat amb èxit en capçals femorals de reemplaçament de maluc i revestiments acetabulars a causa de la seva biocompatibilitat i capacitats de suport de càrrega a llarg termini.. No obstant això, la seva idoneïtat s'ha d'avaluar primer in vivo.
ZTA aconsegueix una alta duresa a causa de la seva estructura tetragonal metaestable i la força de compressió d'una matriu d'alúmina, on les altes tensions de tracció provoquen l'enduriment de la transformació; és a dir, la zirconia es transforma en formes monoclíniques quan se sotmet a forces de compressió d'una matriu d'alúmina, produint energies de tensió que frenen o detenen la propagació de les esquerdes, produint així efectes d'enduriment de transformació que impedeixen la propagació de les esquerdes.
ZTA compta amb una resistència a la flexió significativament millorada 99% ceràmica d'alúmina per la seva fase tetragonal metaestable i matriu d'alúmina, superant-lo significativament en aquest sentit. No obstant això, Els compostos d'alúmina-zirconi poden tornar-se trencadissos a causa d'una menor homogeneïtat i atrapament d'aire, així com l'aglomeració de partícules que condueixen a defectes puntuals i una disminució de la resistència a la flexió. – no obstant això, el seu rendiment supera les ceràmiques tradicionals d'alúmina tant en aplicacions mèdiques com industrials.
Té una força elevada
L'alúmina endurida amb zirconi és un material extremadament durador, que el fa adequat per a aplicacions de càrrega. Produït mitjançant la transformació induïda per l'estrès de fines partícules de zirconi tetragonal en una matriu d'alúmina, la seva producció dóna com a resultat una distribució de partícules molt uniforme amb propietats de resistència i tenacitat excepcionals.
La ceràmica també és molt resistent a la corrosió química. És adequat per a molts usos, inclosos implants mèdics i materials dentals a causa de la seva capacitat de suportar l'exposició repetida a fluids corporals i productes químics..
ZTA també destaca per la seva resistència al xoc tèrmic, ja que les seves partícules de zirconi disperses dins d'una matriu d'alúmina absorbeixen energia tèrmica i creen esforços de compressió per evitar la formació d'esquerdes. – això permet que la ceràmica ZTA s'utilitzi de manera segura per a aplicacions d'alta temperatura, com ara components de forn i peces de motor de turbina, sense risc de dany o fallada..
ZTA deriva la seva força de la seva estructura i distribució de nanopartícules, així com premsa isostàtica en calent i sinterització convencional per a una major fiabilitat. Per a més flexibilitat, també es pot produir mitjançant mètodes de fabricació sol-gel que transformen molècules en sòlids – en aquest cas, combinant pols d'alúmina i pols de zirconi en un líquid semblant a un gel que després es pot formar en diferents formes abans de coure al forn fins que s'hagi curat abans de ser desemmotllat i assecat per produir ZTA amb estructures de cristall fi d'alta densitat juntament amb cristall alterat., atòmic, estats electrònics que donen lloc a ZTA que presenten una alta densitat i un cristall alterat, estats atòmics així com estructures cristal·lines alterades, estructures cristal·lines alterades així com cristalls alterats, estats atòmics que donen lloc a un cristall alterat, estats atòmics per augmentar la fiabilitat.
Té una resistència a alta temperatura
El material ZTA ofereix una resistència superior a la temperatura, fent-lo adequat per a aplicacions que requereixen una durabilitat extrema. A més, la seva resistència a la corrosió i la seva major resistència a la flexió fan que ZTA sigui adequat per a una exposició a llarg termini a temperatures de fins a 1773 K – el que la converteix en una opció excel·lent per a l'exposició a llarg termini d'equips a alts nivells de calor.
Investigacions recents indiquen que la zirconia millora les propietats mecàniques de l'alúmina, concretament la seva tenacitat i resistència a la flexió. Aquest efecte es produeix perquè les partícules de zirconi formen estrès de compressió sobre una matriu d'alúmina quan estan sota estrès; aquesta tensió de compressió ajuda a disminuir la propagació de les esquerdes alhora que augmenta la tenacitat a la fractura.
Nombrosos factors afecten el rendiment dels compostos ZTA, com els seus mètodes i temperatures de sinterització, així com la quantitat de zirconi afegit. En general, afegir més zirconi tendeix a millorar el rendiment; tanmateix, un excés de zirconi podria reduir la seva resistència a la flexió i la resistència a la fractura.
Alúmina endurida amb alúmina-zirconi (AIXÒ) és un material ceràmic tècnic avançat utilitzat en diverses aplicacions industrials. Construït amb alúmina i òxid de zirconi connectats per enllaços ceràmics que milloren la resistència a la flexió i la resistència a la fractura del material, L'AZT fa un material excel·lent per a maquinària exposada a altes temperatures com forns i forns.