Zirkonoxidgehärtetes Aluminiumoxid hat im Vergleich zu monolithischem Zirkonoxid seine überlegenen mechanischen Eigenschaften bewiesen, einschließlich Bruchzähigkeit und Biegefestigkeit. Die Stabilität von ZTA beruht auf seiner Matrixphase, die die Umwandlung tetragonaler Zirkonoxidkörner schützt und einschränkt, hilft ihm, dem Abbau unter hydrothermischen In-vivo-Bedingungen standzuhalten.
Biegefestigkeit
Durch Zugabe von Zirkonoxid zu Aluminiumoxidkeramik, Es entsteht Zirkonoxid-gehärtetes Aluminiumoxid. Dieses Material zeichnet sich durch hervorragende Biegefestigkeit und mechanische Haltbarkeit in Situationen aus, in denen dies erforderlich ist, und widersteht außerdem chemischer Korrosion sowie der Einwirkung von Körperflüssigkeiten.
Zirkoniumoxid-gehärtetes Aluminiumoxid kann schnellen Temperaturschwankungen standhalten, da seine Zirkonoxidpartikel in einer Aluminiumoxidmatrix dispergiert sind, thermische Energie absorbieren und Druckspannungen erzeugen, um Risse zu verhindern, Dadurch eignet es sich für den Einsatz in verschiedenen industriellen Anwendungen wie Ofenkomponenten und Dampfturbinenmotoren.
Diese Verbundkeramik vereint die beeindruckenden Eigenschaften von Aluminiumoxid und Zirkonoxid und bietet so zusätzliche Festigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit, mit überragender Härte, Biegefestigkeit, Bruchzähigkeit und Verschleißfestigkeit, die übertreffen 99% reines Aluminiumoxid in Bezug auf die Härte, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit.
Bruchzähigkeit
Zirkonoxid erhöht die Bruchzähigkeit von Aluminiumoxidkeramik durch Umwandlungszähigkeit. Wenn getroffen, Metastabiles Yttrium-stabilisiertes Zirkonoxid wandelt sich in monokline Kristallstrukturen um, die eine Druckspannung erzeugen, die die Rissausbreitung verhindert.
Zirkonoxidgehärtetes Aluminiumoxid ist aufgrund seiner Härte ein ideales Material für die Herstellung von Schneidwerkzeugen, thermische Stabilität und Reibungsbeständigkeit. Außerdem, Seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften tragen wesentlich zu seiner Haltbarkeit und Zuverlässigkeit bei.
Durch Gelcasting hergestelltes ZTA verfügt über eine außergewöhnliche Kombination aus Biegefestigkeit, Bruchzähigkeit, Biokompatibilität und Hitze-/Korrosionsbeständigkeit machen es für Hüftersatzoperationen geeignet. Durch Gelgussverfahren ist es auch möglich, die Härte-, Bruchzähigkeits- und Biegefestigkeitsparameter durch Änderung der Feststoffbeladung der Aufschlämmung anzupassen, Formdicke oder Sintertemperaturparameter anpassen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
Spannungs-Dehnungs-Kurven
Zirkoniumoxid-gehärtetes Aluminiumoxidmaterial zeichnet sich durch hervorragende Festigkeit und Verschleißfestigkeit aus, sowie eine außergewöhnliche Steifigkeit, um schwere Lasten zu tragen, ohne sich unter Druck zu verformen. Außerdem, Es zeichnet sich durch eine hervorragende Thermoschockbeständigkeit aus, die es ermöglicht, plötzliche Temperaturschwankungen ohne Qualitätsverlust zu überstehen.
Der Zirkonoxidgehalt über einem bestimmten Grenzwert erhöht die Alterungsschädigung durch Mikrorisse, die beim Abkühlen nach dem Sintern entstehen und als bevorzugte Wege für das Eindringen von Wasser in das Keramikmaterial dienen, Dies führt dazu, dass sich beim Abkühlen Mikrorisse bilden, die als bevorzugte Eintritts- und Ausbreitungswege dienen. Umgekehrt, Unterhalb dieser Schwelle durchlaufen die Zirkonoxidpartikel eine spannungsinduzierte Umwandlung von der tetragonalen Phase in die monokline Phase, wodurch der Alterungsabbau verringert wird.
Zugfestigkeit
Zirkonoxidgehärtetes Aluminiumoxid ist ein hartes und haltbares Material mit ausgezeichneter Verschleißfestigkeit und thermischen Stabilitätseigenschaften, Dadurch eignet es sich für Komponenten, die eine Kühlung erfordern. Zusätzlich, Thermisch stabile Oberflächen wie diese bieten sowohl thermische Kontrolle als auch Reibungswiderstand und sind daher die ideale Materialwahl.
Unter Stress, ZTA durchläuft eine Phasenumwandlung von tetragonal zu monoklin, was die Rissausbreitung verhindert und die Bruchzähigkeit erhöht, Einige Studien deuten jedoch darauf hin, dass eine zunehmende Menge an unstabilisiertem Zirkonoxid zu einer verringerten Zugfestigkeit führt.
ZTA-Keramik enthält typischerweise 10%-20% Zirkonoxid, Dadurch kann es speziell auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten werden. ZTA ist biokompatibel, temperaturbeständig, korrosionsbeständig, robust genug, um Druck standzuhalten, kostengünstige Alternative zu reiner Zirkonoxidkeramik und hält hohen Temperaturen ohne Qualitätsverlust stand. Hersteller von Ventildichtungen entscheiden sich häufig für sie aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit und Druckhaltefähigkeit – Alle Qualitäten sind ideal für Ventildichtungsanwendungen.
Schlagfestigkeit
Zirkonoxidgehärtetes Aluminiumoxid ist äußerst korrosionsbeständig und verfügt über eine außergewöhnliche mechanische Festigkeit, Dadurch eignen sie sich für Anwendungen, die gleichzeitig Härte und Zähigkeit erfordern. Außerdem, ZTA bietet Kosteneinsparungen gegenüber reiner Zirkonoxidkeramik.
Durch die Kombination von Aluminiumoxid und Zirkonoxid entsteht eine Keramik mit höherer Biegefestigkeit, Bruchzähigkeit, und Verschleißfestigkeit als reines Aluminiumoxid. Es hält höheren Belastungen und Stößen stand und wird häufig als Upgrade gegenüber Standard-Aluminiumoxid bei Konstruktionen verwendet, die zusätzliche Funktionen erfordern.
Diese erhöhte Festigkeit ist auf die Transformationsverstärkung zurückzuführen; unter Stressbedingungen, Zirkonoxidpartikel ändern ihre tetragonale in eine monokline Form und dehnen sich aus, komprimiert Risse in einer Aluminiumoxidmatrix und führt so zu einer höheren Biegefestigkeit als YSZ (Abbildungen 6c und d).
Korrosionsbeständigkeit
Die Kombination aus Aluminiumoxid und Zirkonoxid von ZTA-Keramik bietet im Vergleich zu reiner Keramik eine überlegene Korrosionsbeständigkeit 99% Aluminiumoxidmaterialien allein, und hat eine überlegene Härte, Bruchzähigkeit, Biegefestigkeit, und Härteeigenschaften als seine Konkurrenten.
ZTA zeichnet sich durch hervorragende Verschleiß- und Abriebfestigkeit sowie chemische Verträglichkeit aus, Damit eignet es sich ideal für industrielle Anwendungen, die eine hohe mechanische Haltbarkeit erfordern. Außerdem, Die Materialkombination zeichnet sich durch eine hervorragende Temperaturwechselbeständigkeit aus und ermöglicht schnelle Temperaturwechsel ohne Risse oder Brüche.
Einer Aluminiumoxidmatrix zugesetzte Zirkonoxidpartikel erhöhen deren Bruchzähigkeit durch Umwandlungszähigkeit, Ein Effekt, der durch die Belastung von Zirkonoxidpartikeln verursacht wird, die sich bei Druckbeanspruchung von tetragonalen zu monoklinen Kristallstrukturen verändern, Es entstehen Druckspannungen, die die Rissausbreitung hemmen und die Bruchzähigkeit deutlich erhöhen.
Thermoschockbeständigkeit
Zirkonoxid-gehärtetes Aluminiumoxid ist eine fortschrittliche Keramik, die Aluminiumoxid und Zirkonoxid kombiniert. ZTA erstellen, Zirkonoxid wird vor dem Sintern in die Hauptaluminiumoxidmatrix eingebracht, um gegenüber herkömmlichen Aluminiumoxidkeramiken zusätzliche Festigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit zu erzielen; außerdem weist es eine höhere Härte auf, Biegefestigkeit, und Dichte als sein Gegenstück.
Der ZTA-Verstärkungsmechanismus beinhaltet eine spannungsinduzierte Phasenumwandlung von tetragonalen zu monoklinen Zirkonoxidpartikel-Kristallstrukturen, Erhöht die Bruchzähigkeit und schützt es gleichzeitig vor Thermoschock und mechanischem Abrieb. Zirkonoxidgehärtetes Aluminiumoxid ist hoch biokompatibel und korrodiert nicht schnell, Daher ist es ideal für Ventildichtungen. Außerdem, Seine hohe Biegefestigkeit ermöglicht es ihm, dem Körperdruck effektiv standzuhalten.