Zirkonoxidgehärtetes Aluminiumoxid

Zirkonoxidgehärtetes Aluminiumoxid (ZTA) ist ein fortschrittliches Keramikmaterial, das häufig in Ventildichtungen verwendet wird, Buchsen, Pumpenkomponenten und Schneidwerkzeuge aufgrund seiner Festigkeit und chemischen Stabilität – Dies wird durch seine Fähigkeit bewiesen, schweren Belastungen ohne nennenswerte Beeinträchtigung standzuhalten.

ZTA zeichnet sich durch eine beeindruckende Thermoschockbeständigkeit aus und hält plötzlichen Temperaturschwankungen stand, sowie schnelle Temperaturschwankungen. Lesen Sie weiter, um mehr über seine mechanischen Eigenschaften zu erfahren!

Härte

Zirkonoxid, das einer Aluminiumoxidmatrix zugesetzt wird, erhöht deren Härte, Bruchzähigkeit und Biegefestigkeit bei gleichzeitiger Erhöhung der Verschleiß- und Erosionsbeständigkeit. Der beteiligte Mechanismus ist typischerweise eine Phasenumwandlung, gefolgt von der Bildung von Mikrorissen, kann aber gegebenenfalls auch spannungstheoretische Theorien beinhalten.

Metastabile tetragonale Zirkonoxidausscheidungen, die eine feine Dispersion innerhalb einer Aluminiumoxidmatrix bilden, können spontan in monokline Formen umgewandelt werden, wenn ihre Beschränkung während der Rissausbreitung aufgehoben wird, Bereitstellung von Energie gegen Spannungsfelder, die die Rissausbreitung vorantreiben.

ZTA-Keramik weist im Vergleich zu anderen technischen Keramiken auf Oxidbasis eine überlegene Bruchzähigkeit und Härte auf, sowie die doppelte zyklische Ermüdungsfestigkeit von Y-TZP. Als solche, Seine Eigenschaften machen es für Anwendungen geeignet, die eine extreme Verschleißfestigkeit erfordern, chemische Inertheit und geringe Reibung sowie hohe Festigkeit und Steifigkeit.

Biegefestigkeit

ZTA-Keramik kann durch Veränderung des Anteils an mit Yttriumoxid stabilisiertem Zirkonoxid hergestellt werden (Y-TZP) innerhalb einer Aluminiumoxidmatrix durch heißisostatisches Pressen, zur Optimierung der Kombinationen aus Härte, Bruchzähigkeit und Biegefestigkeit, die zu einer beispiellosen zyklischen Ermüdungsbeständigkeit führen, die die meisten fortschrittlichen technischen Keramiken übertrifft.

Metastabiles Y-TZP in einer Aluminiumoxidmatrix führt zur Bildung von tetragonal-monoklinen Transformationsphasenagglomeraten, die die Bruchzähigkeit durch Phasentransformationsversteifung erhöhen (Clausen 1976). Vorzugsweise Risse überqueren, Diese Übergangsagglomerate verdichten die Zone vor der Rissfront und verringern deren Fortschreiten, letztendlich die Bruchzähigkeit erhöhen.

Diese Materialstruktur hat zur Entwicklung von Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Verbundwerkstoffen wie BIOLOX Delta geführt, Wird häufig für Hüfttotalprothesen und andere tragende orthopädische Komponenten verwendet. Dieses keramische Biomaterial zeichnet sich durch eine hervorragende Verschleißfestigkeit aus, chemische Inertheit bei Raumtemperatur, Thermoschockbeständigkeit und ausgezeichnete chemische Inertheit bei allen Temperaturen.

Korrosionsbeständigkeit

Chemisch inert und beständig gegen hohe Temperaturen und Verschleiß, Es bietet eine überlegene Leistung im Vergleich zu 99 Aluminiumoxidkeramik und ist zudem kostengünstiger.

Zirkonoxid zeichnet sich zudem durch eine beeindruckende Zugfestigkeit aus, Biege- und Elastizitätseigenschaften und Biokompatibilität – Damit eignet es sich ideal für medizinische Anwendungen wie Hüftprothesen. Aufgrund der Umwandlungsverfestigung unter Belastungsbedingungen, Zirkonoxidpartikel wechseln von der metastabilen tetragonalen Form in die monokline Form, hilft, Risse effizienter zu schließen und gleichzeitig die Bruchzähigkeit zu erhöhen.

CeramTec (Biolox Delta) vermarktet einen Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Verbundwerkstoff, bei dem unstabilisiertes Zirkonoxid in der tetragonalen Phase verbleibt, um diese Umwandlung zu bewältigen und für eine Abstumpfung der Rissspitze und eine Rissabweichung zu sorgen, Verbesserung der Zähigkeit der Aluminiumoxidmatrix. Der Zirkonoxidgehalt des Materials kann durch Pulveraufbereitungs- und Verdichtungstechniken verändert werden.

Thermoschockbeständigkeit

Zirkonoxid, das während des Sinterns einer primären Aluminiumoxidmatrix zugesetzt wird, kann deren Festigkeit und Zähigkeit erheblich verbessern, Schaffung dessen, was als ZTA bekannt ist (Zirkonoxidgehärtetes Aluminiumoxid), übertrifft normale Aluminiumoxidkeramik sowohl bei mechanischen als auch bei Verschleißanwendungen.

Zirkonoxidgehärtetes Aluminiumoxid zeichnet sich durch außergewöhnliche Eigenschaften wie hohe Warmhärte und Bruchfestigkeit aus, chemische Inertheit bei Raumtemperatur, geringe Wärmeausdehnungsraten und ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit – ideale Eigenschaften zum Fräsen von Bauteilen sowie Verschleißteilen, die eine Kühlung erfordern.

CeramTec vermarktet einen ZTA namens Biolox delta, der über eine Aluminiumoxidmatrix mit dispergierten Y-TZP-Partikeln verfügt (17 Gewicht/Gew.-%) und Strontiumaluminatplättchen (0.5 Gewicht/Gew.-%), Bereitstellung einer wirksamen Kombination aus tetragonal-zu-monoklinen Phasenumwandlungsmechanismen und Rissablenkungsmechanismen, um eine verbesserte Zähigkeit zu erzielen, Dies macht es ideal für primäre THA-Eingriffe an femoralen Lagerflächen.

Elektrische Isolierung

Mit Zirkoniumoxid gehärtetes Aluminiumoxid hält Temperaturschocks stand, ohne bei plötzlichen Temperaturschwankungen zu reißen oder zu brechen, Dank der in der Matrix verteilten Aluminiumoxidpartikel absorbieren sie die Wärmeenergie und erzeugen Druckspannungen, die Brüche verhindern.

Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Keramik ist dichter als ihr Gegenstück aus reinem Zirkonoxid, Damit eignet es sich ideal für elektrische Isolationsanwendungen. Außerdem, Aufgrund seiner geringeren Wärmeausdehnung als Zirkonoxid eignet es sich für Teile, die gekühlt werden müssen.

Die Umwandlungshärtung von Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Verbundwerkstoffen bietet zusätzliche Vorteile; Hier, Zirkonoxidkörner in einer Aluminiumoxidmatrix durchlaufen eine metastabile Phase, in der sich ihre Körner von tetragonalen zu monoklinen Strukturen umwandeln, Dadurch wird die spannungsbedingte Rissbildung verringert und die Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb und Stöße erhöht. Durch Aluminiumoxid gehärtetes Zirkoniumoxid entsteht typischerweise durch eine pyrophore Reaktion, an der Zirkonium beteiligt ist(IV) Oxidoktahydrat, Aluminiumnitrat-Nanohydrat Triethylamin und HNO3(Salpetersäure); Zunehmende Partikelgrößen unterstützen die Dispersion metastabiler Zirkonoxidkörner zusätzlich.