Zirkonem tvrzený oxid hlinitý

Kompozity oxidu hlinitého a oxidu zirkoničitého jsou tvrzeny přeměnou jemných tetragonálních částic oxidu zirkoničitého na tvrdé, pevné materiály s extrémní pevností a houževnatostí, díky kterým jsou vhodné pro různé aplikace a prostředí.

Gelcasting byl použit k výrobě vzorků ZTA, s pečlivou pozorností věnovanou optimalizaci přípravy kaše s různým množstvím pevných látek, procesy formování a vyjímání z formy, sušení rozpouštědlem (osmotické versus sušení vzduchem), a procesy pyrolýzy a slinování at 1550 a 1650 degC pro účely sušení. Hustota, tvrdost, posouzení lomové houževnatosti a pevnosti v ohybu bylo provedeno u všech vzorků vyrobených za použití gelcastingu.

Má vysokou tvrdost

Zirkoniový tvrzený oxid hlinitý (ZTA) je ideální pro náročné aplikace díky své vysoké tvrdosti. Vyrobeno pomocí gelového lití, ZTA nabízí úsporu nákladů oproti jiným keramickým materiálům a zároveň se může pochlubit vynikající pevností. ZTA může tolerovat teploty 1650 degC a přitom zůstává nákladově efektivní díky tomu, že se skládá z prášků oxidu zirkoničitého a oxidu hlinitého stabilizovaného yttriem, které byly kombinovány pomocí technik odlévání gelu a slinování.

Keramika ZTA vyniká svou pozoruhodnou houževnatostí díky své transformaci z tetragonální na monoklinickou fázi, zvýšení lomové houževnatosti až o dva. Tento mechanismus je způsoben rozdíly mezi jejich moduly pružnosti mezi jejich příslušnými fázemi – oxid zirkoničitý a oxid hlinitý – což znamená, že napěťová pole vytvořená během fázové transformace skutečně působí tak, že zmírňují šíření trhlin, díky čemuž je ZTA mnohem tvrdší než tradiční aluminová keramika.

Zirkonem tvrzený oxid hlinitý se může pochlubit vynikající tvrdostí a lomovou houževnatostí než AlN, stejně jako vynikající pevnost v ohybu ve srovnání s oběma těmito materiály, což z něj činí vynikajícího kandidáta pro automobilové a udržitelné energetické aplikace. Dále, ZTA se vyznačuje vynikající odolností proti tepelným šokům a také dobrými elektrickými izolačními vlastnostmi, takže je vhodný pro použití v automobilech a další lékařské použití; navíc, ZTA nevykazuje poškození DNA ani karcinogenetické účinky v savčích buňkách, poskytující potenciální použití jako materiál pro zubní implantáty díky svým vynikajícím mechanickým vlastnostem a biokompatibilním vlastnostem.

Má vysokou houževnatost

Zirkoniový tvrzený oxid hlinitý (ZTA), nebo zirkonem tvrzený oxid hlinitý, je keramický materiál složený z oxidu hlinitého a zirkonia, který nabízí výjimečné mechanické vlastnosti, jako je vysoká houževnatost v ohybu, lomová houževnatost, pružnost, tvrdost a odolnost proti opotřebení. Poměr mezi těmito materiály lze snadno upravit tak, aby vyhovoval specifickým aplikacím; Produkty ZTA předčily ty, které jsou vyrobeny z čistého zirkonu, a přitom jsou cenově efektivnější.

Tento materiál byl úspěšně použit v hlavicích femuru a acetabulárních vložkách pro náhradu kyčelního kloubu díky své biokompatibilitě a schopnosti nést dlouhodobé zatížení. Však, jeho vhodnost musí být nejprve vyhodnocena in vivo.

ZTA dosahuje vysoké houževnatosti díky své metastabilní tetragonální struktuře a tlakové síle z matrice oxidu hlinitého, kde vysoká tahová napětí způsobují transformační zpevnění; to znamená, oxid zirkoničitý se přeměňuje na monoklinické formy, když je vystaven kompresním silám z matrice oxidu hlinitého, produkování energie napětí, které zpomaluje nebo zastavuje šíření trhlin, čímž vytváří efekty transformačního zpevnění, které brání šíření trhlin.

ZTA se může pochlubit výrazně zvýšenou pevností v ohybu 99% keramika z oxidu hlinitého díky své metastabilní tetragonální fázi a matrici oxidu hlinitého, v tomto ohledu ji výrazně předčí. Však, kompozity na bázi oxidu hlinitého a zirkonu se mohou stát křehkými v důsledku nižší homogenity a zachycení vzduchu, jakož i aglomerace částic vedoucí k bodovým defektům a snížené pevnosti v ohybu – přesto jeho výkon předčí tradiční aluminovou keramiku v lékařských i průmyslových aplikacích.

Má vysokou pevnost

Zirkoniový tvrzený oxid hlinitý je extrémně odolný materiál, díky čemuž je vhodný pro nosné aplikace. Vyrábí se přeměnou jemných tetragonálních částic oxidu zirkoničitého na matrici oxidu hlinitého vyvolanou napětím, jeho výroba má za následek vysoce rovnoměrné rozložení částic s výjimečnou pevností a houževnatostí.

Keramika je také vysoce odolná vůči chemické korozi. Je vhodný pro mnoho použití včetně lékařských implantátů a dentálních materiálů díky své schopnosti odolávat opakovanému vystavení tělním tekutinám a chemikáliím.

ZTA vyniká také odolností proti tepelným šokům, protože jeho částice zirkonu rozptýlené v matrici oxidu hlinitého absorbují tepelnou energii a vytvářejí tlaková napětí, aby se zabránilo tvorbě trhlin – to umožňuje bezpečné použití keramiky ZTA pro vysokoteplotní aplikace, jako jsou součásti pecí a součásti turbínového motoru, aniž by hrozilo poškození nebo selhání.

ZTA čerpá svou sílu ze své struktury a distribuce nanočástic, stejně jako izostatické lisování za tepla a konvenční slinování pro zvýšenou spolehlivost. Pro větší flexibilitu, může být také vyroben za použití sol-gel výrobních metod, které transformují molekuly na pevné látky – v tomto případě kombinování práškového oxidu hlinitého a práškového oxidu zirkoničitého v gelovité kapalině, která může být poté formována do různých tvarů před vypálením v peci, dokud neproběhne vytvrzení před vyjmutím z formy a vysušením, aby se získal ZTA s vysokou hustotou jemných krystalových struktur spolu s pozměněnými krystaly, atomový, elektronové stavy vedoucí k ZTA, které vykazují vysokou hustotu, stejně jako změněný krystal, atomové stavy i změněné krystalové struktury, změněné krystalové struktury stejně jako změněné krystaly, atomové stavy vedoucí ke změněnému krystalu, atomové stavy pro zvýšenou spolehlivost.

Má vysokou teplotní odolnost

Materiál ZTA nabízí vynikající teplotní odolnost, takže je vhodný pro aplikace vyžadující extrémní odolnost. Dále, jeho korozní odolnost a vyšší pevnost v ohybu činí ZTA vhodnou pro dlouhodobé vystavení teplotám až 1773 K – Díky tomu je vynikající volbou pro dlouhodobé vystavení zařízení vysokým teplotám.

Nedávný výzkum ukazuje, že oxid zirkoničitý zlepšuje mechanické vlastnosti oxidu hlinitého, konkrétně jeho houževnatost a pevnost v ohybu. K tomuto efektu dochází, protože částice oxidu zirkoničitého vytvářejí tlakové napětí na matrici oxidu hlinitého, když jsou pod napětím; toto tlakové napětí pomáhá snižovat šíření trhlin a současně zvyšuje lomovou houževnatost.

Na výkonnost kompozitů ZTA má vliv celá řada faktorů, jako jsou jeho slinovací metody a teploty, stejně jako množství přidaného oxidu zirkoničitého. Obecně, přidání více oxidu zirkoničitého má tendenci zlepšit výkon; příliš mnoho oxidu zirkoničitého by však mohlo snížit jeho pevnost v ohybu i lomovou houževnatost.

Alumina-zirkonem-tvrzený oxid hlinitý (ŽE) je pokročilý technický keramický materiál používaný v různých průmyslových aplikacích. Vyrobeno z oxidu hlinitého a oxidu zirkoničitého spojené keramickými vazbami, které zvyšují pevnost v ohybu a lomovou houževnatost materiálu, AZT je vynikajícím materiálem pro stroje vystavené vysokým teplotám, jako jsou pece a pece.