Tenacitat avançada per a aplicacions industrials

Alumina endurida amb zirconi (ZTA) Els components ceràmics combinen la duresa i la força de l'alúmina amb la resistència a la fractura superior de la zirconia per oferir rendiment i longevitat per a aplicacions industrials..

La transformació induïda per l'estrès de fines partícules de zirconi tetragonal incrustades dins d'una matriu d'alúmina condueix a materials ZTA amb una resistència i duresa superiors., adequat per al seu ús en diferents entorns durs.

Duresa

Els materials ZTA combinen la duresa de l'alúmina amb la duresa de la zirconia per a una resistència inigualable al desgast i a l'abrasió.. Aquest efecte és possible gràcies a l'enduriment de la transformació induït per l'estrès: quan està estressat, Les partícules de zirconi passen de la seva fase tetragonal metaestable a una forma monoclínica estable; L'expansió de volum causada per aquest canvi estructural ajuda a tancar les esquerdes dins d'una matriu d'alúmina i augmenta significativament la duresa.

ZTA conté plaquetes de zirconi que es nucleen en una matriu d'alúmina durant la sinterització, millorant la tenacitat i la resistència a la fractura alhora que augmenta la tenacitat a la fractura, creant un material amb major resistència a la flexió que Y-TZP i fins al doble de la seva resistència a la fatiga cíclica. Aquesta combinació de duresa de l'alúmina combinada amb la força del zirconi fa que ZTA sigui una excel·lent opció de material per a aplicacions industrials que requereixen resistència als danys..

Durabilitat

Alumina endurida amb zirconi (ZTA) compta amb una excel·lent resistència a la flexió i a la compressió, amb una baixa expansió tèrmica equivalent a la de l'alúmina i excel·lents propietats de resistència al desgast.

L'alúmina endurida amb zirconi es crea afegint grans de zirconi tetragonal mitjançant una transformació induïda per l'estrès a una matriu d'alúmina dura, englobant-los a la seva estructura alhora que restringeix la seva transformació a les àrees locals en lloc d'estendre's per tot arreu.

Aquest mecanisme fa que els compostos d'alúmina-zirconi siguin molt més duradors que el zirconi monolític a causa de la seva resistència a l'absorció d'aigua mitjançant la quimisorció.; La zirconia monolítica pot absorbir molècules d'aigua polar que condueixen a una degradació a baixa temperatura i, finalment, a la descomposició després d'un ús a llarg termini..

ZTA, d'altra banda, està dissenyat específicament per facilitar aquesta transformació tetragonal a monoclínica mitjançant característiques estructurals i additius químics. CeramTec comercialitza Biolox Delta ZTA com a exemple; aquesta formulació conté aluminat d'itri i estronci per facilitar els mecanismes d'enduriment dins de la seva fase de zirconi i, en conseqüència, té menys risc de degradació a baixa temperatura mentre resisteix ambients d'alta temperatura..

Resistència a la corrosió

Les ceràmiques ZTA ofereixen una resistència a la corrosió superior a les seves contraparts d'alúmina i, per tant, es poden utilitzar en equips subjectes a entorns durs.. A més, ZTA pot suportar temperatures més altes alhora que ofereix una major estabilitat química.

Garvie et al (1975) demostrat que afegint 10-20% La zirconia no estabilitzada pot millorar molt la duresa en comparació amb l'alúmina, mitjançant l'enduriment de la transformació. Aquest procés es produeix quan els precipitats metaestables tetragonals finament dispersos es transformen en zirconi monoclínic sota tensió, provocant una expansió de volum que comprimeix les esquerdes i alenteix o atura la seva propagació..

Aquest mecanisme s'assembla al de les tensions induïdes per la deformació; tanmateix, per tal de provocar canvis de fase, el camp d'estrès ha de ser prou gran; per a esquerdes en exemplars ZTA, aquesta energia prové de les tensions de flexió als llocs de fractura.

Resistència a la calor

L'alúmina endurida amb zirconi té un punt de fusió excepcionalment alt i una resistència a la corrosió, convertint-lo en el material ideal per a equips freqüentment exposats a altes temperatures. A més, aquesta variant té una major resistència a la fricció que l'alúmina estàndard, ajudant a reduir el desgast dels equips exposats a nivells més alts d'energia cinètica.

Les ceràmiques ZTA es creen mitjançant la transformació induïda per l'estrès de partícules de zirconi tetragonal en una matriu d'alúmina, creant esforços de compressió al seu interior que impedeixen la propagació d'esquerdes, augmentant tant la força com la duresa alhora que proporciona resistència al xoc tèrmic sense fractures ni esquerdes. Presenten una excel·lent resistència al xoc tèrmic; resistint els canvis ràpids de temperatura sense fractures ni esquerdes sota estrès.

L'alúmina endurida amb zirconi té molts usos en múltiples indústries a causa del seu ampli conjunt de propietats. L'enginyeria mecànica l'utilitza per a components de bombes i segells; el processament de semiconductors l'utilitza per la seva estabilitat tèrmica i força; aeroespacial, les indústries de l'automoció i l'energia l'utilitzen com a peces de motor a causa de la seva resistència a la corrosió i als productes químics durs; fins i tot pot suportar altes resistències a la flexió per als implants dentals!