oxid hlinitý tvrzený zirkonem prokázal své vynikající mechanické vlastnosti ve srovnání s monolitickým oxidem zirkoničitým, včetně lomové houževnatosti a pevnosti v ohybu. Stabilita ZTA pramení z její matricové fáze, která chrání a omezuje transformaci tetragonálních zrn oxidu zirkoničitého, pomáhá odolávat degradaci za hydrotermálních podmínek in vivo.
Pevnost v ohybu
Přidáním oxidu zirkoničitého do aluminové keramiky, vzniká oxid hlinitý tvrzený zirkonem. Tento materiál se vyznačuje vynikající pevností v ohybu a mechanickou odolností v situacích, které to vyžadují, a také odolává chemické korozi a také působení tělních tekutin.
oxid hlinitý tvrzený oxidem zirkoničitým vydrží rychlé kolísání teploty díky jeho částicím oxidu zirkoničitého rozptýleným v matrici oxidu hlinitého, které absorbují tepelnou energii a vytvářejí tlaková napětí, aby se zabránilo praskání, Díky tomu je vhodný pro použití v různých průmyslových aplikacích, jako jsou součásti pecí a parní turbínové motory.
Tato kompozitní keramika kombinuje působivé vlastnosti oxidu hlinitého a zirkonu, aby poskytovala extra pevnost a odolnost proti tepelným šokům, s vynikající tvrdostí, pevnost v ohybu, lomová houževnatost a odolnost proti opotřebení, které převyšují 99% čistý oxid hlinitý z hlediska tvrdosti, houževnatost a odolnost proti opotřebení.
Lomová houževnatost
Oxid zirkoničitý zvyšuje lomovou houževnatost aluminové keramiky prostřednictvím transformačního zpevnění. Při zásahu, metastabilní oxid zirkoničitý stabilizovaný ytriem se přeměňuje na monoklinické krystalové struktury, které vytvářejí tlakové napětí, které zabraňuje šíření trhlin.
Zirkony tvrzený oxid hlinitý je díky své tvrdosti ideálním materiálem pro výrobu řezných nástrojů, tepelná stabilita a odolnost proti tření. Dále, jeho vynikající mechanické vlastnosti významně přispívají k jeho životnosti a spolehlivosti.
ZTA vyrobený gelcastingem má výjimečnou kombinaci pevnosti v ohybu, lomová houževnatost, biokompatibilita a tepelná/korozní odolnost, díky kterým je vhodný pro operace náhrady kyčelního kloubu. Prostřednictvím procesů gelcastingu je také možné přizpůsobit parametry tvrdosti, lomové houževnatosti a pevnosti v ohybu změnou úrovní zatížení suspenzí., parametry tloušťky formy nebo teploty slinování pro maximalizaci výsledků.
Křivky napětí-deformace
materiál z oxidu hlinitého tvrzený zirkony se může pochlubit vynikající pevností a odolností proti opotřebení, stejně jako mimořádná tuhost pro nesení těžkých nákladů bez deformace pod tlakem. Dále, může se pochlubit vynikající odolností proti tepelným šokům, což mu umožňuje tolerovat náhlé výkyvy teploty bez poškození.
Obsah oxidu zirkoničitého nad určitou mez zvyšuje degradaci stárnutí prostřednictvím mikrotrhlin vzniklých během ochlazování po slinování, které působí jako preferenční cesty pro pronikání vody do keramického materiálu, což vede k vytvoření mikrotrhlin během ochlazování, které působí jako preferenční cesty pro jeho vstup a šíření do něj. Naopak, když je pod touto prahovou hodnotou částice oxidu zirkoničitého procházejí stresem indukovanou transformací z tetragonální fáze do fáze monoklinické, což snižuje degradaci stárnutím.
Pevnost v tahu
Zirkoniový tvrzený oxid hlinitý je tvrdý a odolný materiál s vynikající odolností proti opotřebení a tepelnou stabilitou, takže je vhodný pro komponenty vyžadující chlazení. Navíc, thermally stable surfaces like this provide thermal control as well as frictional resistance making them the ideal material choice.
Ve stresu, ZTA undergoes a phase transformation from tetragonal to monoclinic which prevents crack propagation and increases fracture toughness, but some studies indicate that increasing unstabilized zirconia leads to reduced tensile strength.
ZTA ceramics typically contain 10%-20% oxid zirkoničitý, which allows it to be tailored specifically for each application. ZTA is biocompatible, teplotně odolný, corrosion-resistant, tough enough to withstand pressure, cost-effective alternative to pure zirconia ceramics and can withstand high temperatures without degradation. Valve seal manufacturers commonly choose it due its corrosion-resistance and pressure-holding capabilities – all qualities ideal for valve seal applications.
Impact Strength
Zirkonem tvrzený oxid hlinitý je vysoce odolný proti korozi a má výjimečnou mechanickou pevnost, díky tomu jsou vhodné pro aplikace vyžadující současně tvrdost a houževnatost. Dále, ZTA nabízí úsporu nákladů oproti čisté zirkonové keramice.
Kombinací oxidu hlinitého a oxidu zirkoničitého vzniká keramika s vyšší pevností v ohybu, lomová houževnatost, a odolnost proti opotřebení než čistý oxid hlinitý. Dokáže odolat vyššímu zatížení a nárazům a často se používá jako upgrade oproti standardnímu oxidu hlinitému v konstrukcích vyžadujících další funkce.
Transformační zpevnění odpovídá za tuto zvýšenou pevnost; ve stresových podmínkách, částice oxidu zirkoničitého se mění ze svého tetragonálního na monoklinický tvar a expandují, stlačování trhlin v matrici oxidu hlinitého, což vede k vyšší pevnosti v ohybu než YSZ (Obrázky 6c a d).
Odolnost proti korozi
Kombinace oxidu hlinitého a oxidu zirkoničitého od ZTA keramiky poskytuje vynikající odolnost proti korozi ve srovnání s čistým 99% samotné materiály z oxidu hlinitého, a má vyšší tvrdost, lomová houževnatost, pevnost v ohybu, a vlastnosti tvrdosti než jeho konkurenti.
ZTA se vyznačuje vynikající odolností proti opotřebení a oděru a chemickou kompatibilitou, Díky tomu je ideální pro průmyslové aplikace vyžadující vysokou mechanickou odolnost. Dále, kombinace materiálů se může pochlubit vynikající odolností proti tepelným šokům umožňujícím rychlé změny teploty bez praskání nebo lámání.
Částice oxidu zirkoničitého přidané do matrice oxidu hlinitého zvyšují její lomovou houževnatost prostřednictvím transformačního zpevnění, efekt způsobený namáháním částic oxidu zirkoničitého, které se při vystavení tlakovému namáhání mění z tetragonálních krystalových struktur na monoklinické, vytváří tlaková napětí, která brání šíření trhliny a výrazně zvyšují její lomovou houževnatost.
Odolnost proti tepelným šokům
Zirkonem tvrzený oxid hlinitý je pokročilá keramika, která kombinuje oxid hlinitý a oxid zirkoničitý. K vytvoření ZTA, oxid zirkoničitý se zavádí do hlavní matrice oxidu hlinitého před slinováním pro větší pevnost a odolnost proti tepelným šokům oproti tradiční aluminové keramice; navíc se může pochlubit vyšší tvrdostí, pevnost v ohybu, a hustotu než jeho protějšek.
Mechanismus zpevnění ZTA zahrnuje fázovou transformaci vyvolanou napětím z tetragonálních krystalových struktur částic zirkonia na monoklinické, zvyšuje lomovou houževnatost a zároveň jej chrání před tepelným šokem a mechanickým otěrem. oxid hlinitý tvrzený zirkonem je vysoce biokompatibilní a rychle nekoroduje, takže je ideální pro těsnění ventilů. Dále, jeho vysoká pevnost v ohybu mu umožňuje účinně odolávat tlaku těla.