Alumina endurida amb zirconi
Alumina endurida amb zirconi (ZTA) és un material ceràmic avançat àmpliament utilitzat en segells de vàlvules, casquilles, components de la bomba i eines de tall per la seva resistència i estabilitat química – com ho demostra la seva capacitat de suportar càrregues pesades sense degradació significativa.
ZTA té una impressionant resistència al xoc tèrmic i pot suportar canvis bruscos de temperatura., així com els ràpids canvis de temperatura. Continueu llegint per obtenir més informació sobre les seves propietats mecàniques!
Duresa
La zirconia afegida a una matriu d'alúmina augmenta la seva duresa, tenacitat a la fractura i resistència a la flexió alhora que augmenta la resistència al desgast i l'erosió. El mecanisme habitualment implicat és la transformació de fase seguida de la formació de microesquerdes, però també pot implicar teories de la teoria de l'estrès segons sigui aplicable..
Els precipitats de zirconi tetragonal metaestables que formen una dispersió fina dins d'una matriu d'alúmina poden experimentar una transformació espontània en formes monoclíniques quan la seva restricció s'aixeca durant la propagació de l'esquerda., proporcionant energia contra els camps d'estrès que impulsen la propagació de les esquerdes.
La ceràmica ZTA té una duresa i una duresa a la fractura superiors en comparació amb altres ceràmiques d'enginyeria a base d'òxids, així com el doble de la resistència a la fatiga cíclica de Y-TZP. Com a tal, les seves propietats el fan adequat per a aplicacions que requereixen una resistència al desgast extrema, inercia química i baixa fricció, així com alta resistència i rigidesa.
Força a la flexió
La ceràmica ZTA es pot fer alterant la proporció de zirconi estabilitzat amb itria (Y-TZP) dins d'una matriu d'alúmina mitjançant premsa isostàtica en calent, per optimitzar les combinacions de duresa-resistents a la fractura-resistència a la flexió que donen com a resultat una resistència a la fatiga cíclica incomparable que supera les ceràmiques tècniques més avançades.
Y-TZP metaestable en una matriu d'alúmina dóna lloc a la formació d'aglomerats de fase de transformació tetragonal-monoclínica que augmenten la tenacitat a la fractura mitjançant l'enduriment de transformació de fase. (Clausen 1976). Creuant preferentment esquerdes, aquests aglomerats de transició comprimiran la zona per davant del front d'esquerda i reduiran la seva progressió, en última instància, augmentant la tenacitat a la fractura.
Aquesta estructura de material ha donat lloc a la creació de compostos d'alúmina-zirconi com BIOLOX Delta, s'utilitza àmpliament per a reemplaçaments totals de maluc i altres components ortopèdics amb càrrega. Aquest biomaterial ceràmic té una resistència al desgast excepcional, inercia química a temperatura ambient, resistència al xoc tèrmic i excel·lent inercia química a totes les temperatures.
Resistència a la corrosió
Químicament inert i resistent a altes temperatures i al desgast, proporciona un rendiment superior en comparació amb 99 ceràmica d'alúmina i també és més rendible.
La zirconia també té una resistència a la tracció impressionant, propietats de flexió i elasticitat i biocompatibilitat – fent-lo ideal per a usos mèdics com els reemplaçaments de maluc. A causa de l'enduriment de la transformació en condicions d'estrès, Les partícules de zirconi canvien de forma tetragonal metaestable a forma monoclínica, ajudant a tancar les esquerdes de manera més eficient alhora que augmenta la tenacitat a la fractura.
CeramTec (Biolox Delta) comercialitza un compost d'alúmina-zirconi on la zirconia no estabilitzada roman en fase tetragonal per gestionar aquesta transformació i proporcionar un desembocament de la punta de l'esquerda i la desviació de l'esquerda., Millora de la duresa de la matriu d'alúmina. El contingut de zirconi del material es pot alterar mitjançant tècniques de preparació i densificació de pols.
Resistència al xoc tèrmic
La zirconia afegit a una matriu d'alúmina primària durant la sinterització pot millorar significativament la seva força i duresa, creant el que es coneix com a ZTA (Alumina endurida amb zirconi), superant les ceràmiques d'alúmina habituals tant en aplicacions mecàniques com de desgast.
L'alúmina endurida amb zirconi destaca per les seves propietats excepcionals, com ara l'alta duresa en calent i la força d'exhibició, inercia química a temperatura ambient, baixes taxes d'expansió tèrmica i excel·lent resistència al xoc tèrmic – propietats ideals per fresar components així com peces de desgast que requereixen mecanismes de refrigeració.
CeramTec comercialitza un ZTA anomenat Biolox delta que presenta una matriu d'alúmina amb partícules Y-TZP disperses (17 pes / pes%) i plaquetes d'aluminat d'estronci (0.5 pes / pes%), proporcionant una combinació eficaç de mecanismes de transformació de fase tetragonal a monoclínica i mecanismes de desviació d'esquerdes per proporcionar una resistència millorada, cosa que fa que sigui ideal per a procediments de THA primaris en superfícies de coixinet femoral.
Aïllament elèctric
L'alúmina endurida amb zirconi pot suportar el xoc tèrmic sense trencar-se ni trencar-se amb canvis bruscos de temperatura, gràcies a les partícules d'alúmina disperses disperses dins de la seva matriu que absorbeixen l'energia tèrmica i generen tensions de compressió que eviten fractures..
La ceràmica d'alúmina-zirconi és més densa que la seva contrapart de zirconi pur, fent-lo ideal per a aplicacions d'aïllament elèctric. A més, la seva menor expansió tèrmica que la zirconia la fa apta per a peces que requereixen refrigeració.
L'enduriment per transformació dels compostos d'alúmina-zirconi ofereix avantatges addicionals; aquí, Els grans de zirconi en una matriu d'alúmina experimenten una fase metaestable on els seus grans es transformen d'estructures tetragonals a monoclíniques., disminuint així l'esquerda induïda per l'estrès augmentant la resistència a l'abrasió i l'impacte. El zirconi endurit amb alúmina es produeix normalment mitjançant una reacció pirofòrica que inclou el zirconi(IV) òxid octahidrat, Nitrat d'alumini Nanohidrat Trietilamina i HNO3(Àcid nítric); L'augment de la mida de les partícules ajuda encara més a la dispersió de grans de zirconi metaestables.