Maksimer holdbarheden med Zirconia-hærdede aluminiumoxidkomponenter
ZTA-keramik giver overlegne tribologiske egenskaber sammenlignet med almindelig alumina-keramik, hvilket gør dem til det ideelle valg til skærende værktøjer, lejer, pumper og væskestyringskomponenter.
Under stress, zirconia partikler skifter fra metastabile tetragonale krystalstrukturer til monokliniske, producerer volumenudvidelse, der komprimerer revner i en aluminiumoxidmatrix og væsentligt forbedrer brudsejhed.
Slidstyrke
Zirconia hærdet aluminiumoxid (ZTA) er et ekstremt holdbart materiale. Det kan modstå stødslid eller friktionsslid uden at lide skade; hvilket gør det til et fremragende materialevalg til at skære hjul. Desuden, ZTA kan modstå høje temperaturer uden at blive beskadiget eller nedbrudt.
ZTA er meget modstandsdygtig over for kemisk korrosion, hvilket gør det til et fremragende materialevalg til medicinske implantater. Biokompatibel og i stand til at modstå kontakt med kropsvæsker, ZTA kan også prale af høj bøjningsstyrke – perfekt til hofteproteseapplikationer.
ZTA er skabt gennem stress-induceret transformation af fine tetragonale zirconia partikler til monoklinisk form. Dette øger brudsejheden ved at udvide rummet omkring revner. Som sådan, ZTA viser sig at være langt stærkere og mere holdbart end aluminiumoxid til slidanvendelser.
Korrosionsbestandighed
Zirconia hærdet aluminiumoxid (ZTA) er et avanceret teknisk keramisk materiale, der er meget udbredt i industrien for sin styrke, sejhed, slidstyrke og korrosionsbestandighed egenskaber. ZTA finder anvendelser på tværs af adskillige sektorer, herunder bilindustrien og rumfart til komponenter som motorkomponenter, gasturbiner og mekaniske dele, mens de fungerer som slidkomponenter i pumper, tætninger og skærende værktøjer, der bruges til bearbejdning. Medicinske feltoperationer kan også anvende dette materiale på grund af dets biokompatibilitet.
Holdbarheden i dette materiale kommer fra dets stress-inducerede transformationshærdningsproces, hvor zirconiumoxidpartikler i en aluminiumoxidmatrix undergår transformation til monokliniske strukturer gennem stressinducerende transformationshærdning, hjælper med at lukke revner og øge brudsejheden, dermed beskytte sig selv mod skader i forskellige miljøer såsom fosforsyre, svovlsyre og destilleret vand. Dette gør det muligt at modstå korrosion.
Høj styrke
Kombination af aluminiumoxid og zirconia resulterer i øget styrke og brudsejhed sammenlignet med standard aluminiumoxid, hvilket gør ZTA til et fremragende materialevalg til komponenter, der udsættes for stødbelastning. Desuden, ZTA kan også prale af stor kemisk korrosionsbestandighed.
ZTA kan prale af overlegen hårdhed og styrke på grund af omdannelsen af tetragonale zirconia partikler til monokliniske krystaller gennem stress-induceret transformation ved mekanisk belastning eller temperaturudsving, og efterfølgende tryk fra monoklinisk zirconiumoxid krystaldannelse, der komprimerer en aluminiumoxidmatrix, giver den stor styrke, holdbarhed, og modstand mod termisk stød.
Denne unikke keramik kan også prale af ekstrem høj bøjningsstyrke og lav termisk udvidelseskoefficient, hvilket gør den perfekt til applikationer, der kræver kølemekanismer. Desuden, dens modstandsdygtighed over for ætsende kemikalier – herunder kropsvæsker – gør medicinske implantater velegnede til placering i mennesker uden risiko for nedbrydning over tid, hvilket giver patienterne mulighed for at nyde behagelige oplevelser uden at bekymre sig om implantatets forringelse over tid.
Høj sejhed
ZTA-keramik forbedrer aluminiumoxids sejhed gennem stress-induceret transformation af zirconiumoxidpartikler til fine partikler, opnås via sintring og varm isostatisk presning (HOFTE). Afhængig af hvor meget zirconia der findes i dens matrix, ZTA kan enten have lav eller høj sejhedsegenskaber.
Clausen demonstrerede i 1976 at aluminiumoxidmatricer indeholdende ustabiliseret zirconiumoxid kunne hærdes for at forbedre mekaniske egenskaber ved at inkludere ustabiliserede zirconiumoxidkrystaller som fint dispergerede metastabile præcipitater, såsom dem, der er dannet af ustabiliserede zirconiumoxidkrystaller, at forbedre mekaniske egenskaber. Han beviste dette punkt ved hjælp af revneudbredelse; når revner bevægede sig fremad gennem materialet og komprimerede dets zone foran deres spids, kunne de omdannes til monoklinisk fase og konvertere til det lettere end ellers ville ske.
Denne hærdemekanisme øger bøjningsstyrken og brudsejheden af aluminiumoxid, mens den samtidig øger hårdheden, skabe et kompositmateriale uden sidestykke, der er velegnet til applikationer, der kræver høj hårdhed, stivhed, brudmodstand og kølekrav såsom industrielle fræsere, fræsning af sliddele eller kølekomponenter.