Alumina endurida amb zirconi – Fortalesa millorada per a l'excel·lència industrial
Alumina endurida amb zirconi (ZTA) és una ceràmica excepcional, es distingeix per una alta tenacitat i resistència a la fractura a causa de les partícules de zirconi estabilitzades amb itria disperses a través d'una matriu d'alúmina.
Aquest material pot suportar canvis ràpids de temperatura sense trencar-se ni trencar-se, resisteix la corrosió química i ofereix una excel·lent resistència al xoc tèrmic.
Excel·lent resistència a la corrosió
La ceràmica ZTA ofereix un equilibri ideal entre força i valor, sent més fort que els productes d'alúmina però menys costós que el zirconi pur. Les seves propietats mecàniques – tenacitat a la fractura, resistència a la flexió i duresa, així com resistència al xoc tèrmic – feu-los adequats per a la fabricació d'eines industrials com rodes de tall.
ZTA aconsegueix les seves propietats superiors gràcies a l'addició de zirconi estabilitzat amb itria (YSZ) partícules dins d'una matriu d'alúmina. Quan es distribueix uniformement per tot arreu, YSZ ajuda a optimitzar tant la duresa-fractura com la resistència a la tracció d'ambdós elements, donant lloc a una resistència al desgast excepcional., inercia química a temperatura ambient i propietats de duresa calenta/resistència a l'abric per a un material ceràmic excepcional.
Productes ZTA’ Les propietats mecàniques depenen molt de les seves vies de processament per produir pols, incloent tractaments tèrmics, mètodes de calcinació, tècniques d'assecat i processos de sinterització, així com la conformació a mida amb additius afegits durant la producció. Tots aquests factors tenen un efecte immediat en la seva força, propietats d'elasticitat i duresa.
Excel·lent resistència al xoc tèrmic
Les ceràmiques ZTA ofereixen una excel·lent resistència al xoc tèrmic, fent-los una opció excel·lent per a aplicacions aeroespacials que exigeixen alts nivells de resistència, duresa, i la inercia química. Quan es dispersa uniformement dins d'una matriu d'alúmina, es pot optimitzar YSZ. Una d'aquestes ceràmiques de zirconi-alúmina endurides per transformació que oferim és BIOLOX delta que es pot trobar utilitzada per a components de càrrega ortopèdica com els reemplaçaments de maluc..
La transformació induïda per l'estrès d'una estructura metastable tetragonal a monoclínica d'YSZ produeix una expansió de volum i una deformació de cisalla que contraresten la propagació d'esquerdes., augmentant la tenacitat a la fractura alhora que millora la resistència a la flexió. El rendiment d'aquesta ceràmica endurida per transformació d'alúmina-YSZ depèn de les condicions de processament, així com de la seva estequiometria d'òxids constituents en el procés de sinterització..
Les condicions de sinterització mal controlades poden donar lloc a una baixa resistència a la flexió i una mala homogeneïtat d'una matriu d'alúmina-YSZ, potencialment a causa de l'atrapament d'aire o l'aglomeració de partícules. Afegint additius com ara òxids d'ítria o magnesi, es pot reduir la temperatura de transformació tetragonal a monoclínica i millorar les propietats de sinterització de la zirconia.
Excel·lent resistència al desgast
ZTA no només destaca pel que fa a la resistència al xoc tèrmic i la resistència a la corrosió, però també és altament resistent al desgast a causa del seu mecanisme de transformació de fase tetragonal-monclínica. A més, estudis in vitro han revelat que els components ZTA són menys propensos a la degradació hidrotermal – quelcom d'importància important en la ceràmica del cap i la copa femoral de reemplaçament de maluc (com BIOLOX delta produït per CeramTec).
Les proves de desgast simulades realitzades en components ZTA fets de materials compostos d'alúmina-zirconi han produït resultats impressionants en termes de resistència al desgast., resistència a la flexió i duresa. Les mostres de ZTA exposades a diversos cicles al simulador de maluc van mostrar una degradació mínima amb una rugositat superficial significativament menor que els components monolítics de zirconi..
Els components ZTA han demostrat ser adequats per a aplicacions exigents en la fabricació d'automòbils (eines de conformació en calent i en fred, rodets de tancament de llaunes i cabres); indústria energètica (coixinets, insercions d'orifici i cercadors de vòrtex); processament d'aliments (homogeneïtzació de peces de la bomba); i indústria energètica. Les seves propietats mecàniques depenen de moltes variables: vies de preparació utilitzades per preparar pols; Mètodes d'assecat emprats durant la calcinació; tècniques de conformació adoptades durant les tècniques de sinterització; conformació a mida; additius afegits i distribució de la mida de partícules entre d'altres.
Força excel·lent
Les ceràmiques ZTA utilitzen la transformació induïda per l'estrès per integrar la zirconia en una matriu d'alúmina, augmentant la força i la durabilitat al llarg del temps. Això fa que ZTA sigui una excel·lent solució ceràmica per a aplicacions industrials que requereixen duresa, alta resistència a la corrosió, tolerància al xoc tèrmic i tolerància al xoc tèrmic.
Sota tensió, Els precipitats metaestables tetragonals en alúmina cúbica experimenten una transformació brusca en partícules monoclíniques que augmenten la seva tenacitat a la fractura creant capes superficials compressives que s'adhereixen a les esquerdes dins de la seva matriu..
L'enduriment per transformació és un fenomen conegut com a enduriment per fractura, on l'augment de la duresa a la fractura de l'alúmina provoca una longitud de fissura més curta, menys esquerdament, i interaccions millorades amb microesquerdes preexistents. Això permet combinacions de coixinets durs i durs i durs i suaus que s'utilitzen en ceràmiques modernes de grau mèdic, com ara reemplaçaments de maluc.. A més, Els implants de zirconi estabilitzat amb ittri coneguts com a y-TZP proporcionen protecció contra el desgast al llarg del temps.