Zirconia hærdet aluminiumoxid

Aluminiumoxid-zirconiumoxid-kompositter hærdes gennem stress-induceret transformation af fine tetragonale zirconiumoxidpartikler til hårde, stærke materialer med ekstrem styrke og sejhed, der gør dem velegnede til forskellige anvendelser og miljøer.

Gelcasting blev brugt til at fremstille ZTA-prøver, med omhyggelig opmærksomhed på at optimere gylletilberedning med forskellige faststoffyldninger, støbe- og afstøbningsprocesser, opløsningsmiddeltørring (osmotisk versus lufttørring), og pyrolyse- og sintringsprocesser kl 1550 og 1650 grader C til tørring. Tæthed, hårdhed, brudsejhed og bøjningsstyrkevurderinger blev udført på alle prøver fremstillet ved hjælp af gelstøbning.

Den har en høj hårdhed

Zirconia hærdet aluminiumoxid (ZTA) er ideel til krævende applikationer på grund af dens høje hårdhed. Fremstillet ved hjælp af gelstøbning, ZTA tilbyder omkostningsbesparelser i forhold til andre keramiske materialer, mens de kan prale af overlegen styrke. ZTA kan tåle temperaturer på 1650 degC, mens den forbliver omkostningseffektiv, fordi den består af pulvere af yttria-stabiliseret zirconiumoxid og aluminiumoxid, der er blevet kombineret ved hjælp af gelstøbning og sintringsteknikker.

ZTA keramik skiller sig ud på grund af deres bemærkelsesværdige sejhed på grund af dens transformation fra tetragonale til monokliniske faser, øger brudsejheden med så meget som to. Denne mekanisme er forårsaget af forskelle mellem deres elasticitetsmodul mellem deres respektive faser – henholdsvis zirconiumoxid og aluminiumoxid – hvilket betyder, at spændingsfelter skabt under fasetransformation faktisk virker til at afbøde revneudbredelse, hvilket gør ZTA meget hårdere end traditionel aluminiumoxidkeramik.

Zirconia-hærdet aluminiumoxid praler af overlegen hårdhed og brudsejhed over AlN, samt overlegen bøjningsstyrke sammenlignet med begge disse materialer, gør det til en fremragende kandidat til bilindustrien og bæredygtige energianvendelser. Desuden, ZTA har overlegen termisk stødmodstand samt gode elektriske isoleringsegenskaber, gør den velegnet til bilbrug og andre medicinske anvendelser; desuden, ZTA udviser ikke DNA-skade eller cancerogenetiske virkninger i pattedyrsceller, giver potentiel brug som dentalt implantatmateriale på grund af dets fremragende mekaniske egenskaber og biokompatibilitetsegenskaber.

Den har en høj sejhed

Zirconia hærdet aluminiumoxid (ZTA), eller zirconiumhærdet aluminiumoxid, er et keramisk materiale sammensat af både aluminiumoxid og zirconium, der tilbyder exceptionelle mekaniske egenskaber såsom høj bøjningssejhed, brudsejhed, elasticitet, hårdhed og slidstyrke. Forholdet mellem disse materialer kan let ændres for at opfylde specifikke applikationer; ZTA-produkter overstrålede dem, der er lavet med ren zirconia, mens de er mere omkostningseffektive.

Dette materiale er blevet brugt med succes i hofteudskiftning af lårbenshoveder og acetabulære liner på grund af dets biokompatibilitet og langsigtede belastningsbærende egenskaber. Imidlertid, dets egnethed skal først vurderes in vivo.

ZTA opnår høj sejhed på grund af sin metastabile tetragonale struktur og trykkraft fra en aluminiumoxidmatrix, hvor høje trækspændinger forårsager transformationshærdning; altså, zirconia omdannes til monokliniske former, når de udsættes for kompressionskræfter fra en aluminiumoxidmatrix, producerer spændingsenergier, som bremser eller standser sprækkeudbredelsen og derved producerer transformationshærdevirkninger, der forhindrer sprækkeudbredelse.

ZTA kan prale af betydeligt forbedret bøjningsstyrke over 99% aluminiumoxidkeramik på grund af dets metastabile tetragonale fase og aluminiumoxidmatrix, i denne henseende væsentligt overgået. Imidlertid, aluminiumoxid-zirconium kompositter kan blive skøre på grund af lavere homogenitet og luftindfangning samt partikelagglomerering, hvilket fører til punktdefekter og nedsat bøjningsstyrke – alligevel overgår dens ydeevne traditionel aluminiumoxidkeramik til både medicinske og industrielle anvendelser.

Den har en høj styrke

Zirconia hærdet aluminiumoxid er et ekstremt holdbart materiale, hvilket gør den velegnet til bærende applikationer. Fremstillet gennem stress-induceret transformation af fine tetragonale zirconiumoxidpartikler til en aluminiumoxidmatrix, dens produktion resulterer i meget ensartet partikelfordeling med exceptionelle styrke- og sejhedsegenskaber.

Keramik er også meget modstandsdygtig over for kemisk korrosion. Det er velegnet til mange anvendelser, herunder medicinske implantater og dentale materialer på grund af dets evne til at modstå gentagen eksponering for kropsvæsker og kemikalier.

ZTA skiller sig også ud med sin termiske stødmodstand, da dets zirkoniumoxidpartikler spredt i en aluminiumoxidmatrix absorberer termisk energi og skaber trykspændinger for at undgå revnedannelse – dette gør det muligt at bruge ZTA keramik sikkert til højtemperaturapplikationer såsom ovnkomponenter og turbinemotordele uden at risikere skade eller fejl.

ZTA henter sin styrke fra dens struktur og nanopartikelfordeling, samt varm isostatisk presning og konventionel sintring for øget pålidelighed. For ekstra fleksibilitet, det kan også fremstilles ved hjælp af sol-gel-fremstillingsmetoder, som omdanner molekyler til faste stoffer – i dette tilfælde kombinerer aluminiumoxidpulver og zirconiumoxidpulver i en gel-lignende væske, der derefter kan formes til forskellige former, før de bages i en ovn, indtil hærdning har fundet sted, før de afstøbes og tørres for at give ZTA med fine krystalstrukturer med høj densitet sammen med ændrede krystal, atomar, elektroniske tilstande, hvilket resulterer i ZTA, som udviser høj tæthed såvel som ændret krystal, atomare tilstande samt ændrede krystalstrukturer, ændrede krystalstrukturer samt ændrede krystal, atomare tilstande resulterer i ændret krystal, atomare tilstande for øget pålidelighed.

Den har en høj temperaturbestandighed

ZTA-materiale giver overlegen temperaturbestandighed, hvilket gør den velegnet til applikationer, der kræver ekstrem holdbarhed. Desuden, dens korrosionsbestandighed og højere bøjningsstyrke gør ZTA velegnet til langvarig eksponering for temperaturer op til 1773 K – hvilket gør det til et fremragende valg til langvarig udsættelse af udstyr for høje varmeniveauer.

Nyere forskning tyder på, at zirconia forbedrer de mekaniske egenskaber af aluminiumoxid, specielt dens sejhed og bøjningsstyrke. Denne effekt opstår, fordi zirconiumoxidpartikler danner trykspænding på en aluminiumoxidmatrix under stress; denne trykspænding hjælper med at mindske revneudbredelsen og øger samtidig brudsejheden.

Adskillige faktorer påvirker ydeevnen af ​​ZTA-kompositter, såsom sintringsmetoder og temperaturer samt mængden af ​​tilsat zirconiumoxid. Generelt, tilføjelse af mere zirconia har en tendens til at forbedre ydeevnen; for meget zirconiumoxid kan dog reducere dens bøjningsstyrke såvel som brudsejhed.

Alumina-zirconiumoxid-hærdet aluminiumoxid (AT) er et avanceret teknisk keramisk materiale, der bruges i forskellige industrielle applikationer. Konstrueret af aluminiumoxid og zirconiumoxid forbundet med keramiske bindinger, der forbedrer bøjningsstyrke og brudsejhed af materialet, AZT er et fremragende materiale til maskiner, der udsættes for høje temperaturer, såsom ovne og ovne.