Αλουμίνα με σκληρυνόμενη ζιρκονία

Ζιρκονία σκληρυμένη αλουμίνα (ZTA) είναι ένα προηγμένο κεραμικό υλικό που χρησιμοποιείται ευρέως σε στεγανοποιήσεις βαλβίδων, δακτυλίους, εξαρτήματα αντλίας και εργαλεία κοπής λόγω της αντοχής και της χημικής σταθερότητάς της – όπως αποδεικνύεται από την ικανότητά του να αντέχει βαριά φορτία χωρίς σημαντική υποβάθμιση.

Το ZTA μπορεί να υπερηφανεύεται για την εντυπωσιακή αντοχή στο θερμικό σοκ και μπορεί να αντέξει απότομες αλλαγές στις αλλαγές θερμοκρασίας, καθώς και γρήγορες μεταβολές της θερμοκρασίας. Διαβάστε παρακάτω για να μάθετε περισσότερα για τις μηχανικές του ιδιότητες!

Σκληρότητα

Το ζιρκόνιο που προστίθεται σε μια μήτρα αλουμίνας αυξάνει τη σκληρότητά της, αντοχή σε θραύση και αντοχή σε κάμψη ενώ αυξάνει την αντοχή στη φθορά και τη διάβρωση. Ο μηχανισμός που συνήθως εμπλέκεται είναι ο μετασχηματισμός φάσης που ακολουθείται από σχηματισμό μικρορωγμών, αλλά μπορεί επίσης να περιλαμβάνει θεωρίες της θεωρίας του στρες όπως ισχύει.

Τα μετασταθερά τετραγωνικά ιζήματα ζιρκονίας που σχηματίζουν λεπτή διασπορά μέσα σε μια μήτρα αλουμίνας μπορούν να υποστούν αυθόρμητη μετατροπή σε μονοκλινικές μορφές όταν ο περιορισμός τους αρθεί κατά τη διάδοση της ρωγμής, παρέχοντας ενέργεια ενάντια στα πεδία πίεσης που οδηγούν στη διάδοση των ρωγμών.

Το κεραμικό ZTA έχει ανώτερη αντοχή και σκληρότητα σε θραύση σε σύγκριση με άλλα κεραμικά μηχανικής με βάση οξείδια, καθώς και διπλάσια δύναμη κυκλικής κόπωσης του Y-TZP. Ως τέτοια, Οι ιδιότητές του το καθιστούν κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν εξαιρετική αντοχή στη φθορά, χημική αδράνεια και χαμηλή τριβή καθώς και υψηλή αντοχή και ακαμψία.

Καμπτική Αντοχή

Τα κεραμικά ZTA μπορούν να κατασκευαστούν αλλάζοντας την αναλογία της σταθεροποιημένης με ύττρια ζιρκονία (Υ-ΤΖΠ) μέσα σε μια μήτρα αλουμίνας χρησιμοποιώντας θερμή ισοστατική πίεση, για βελτιστοποίηση συνδυασμών σκληρότητας-σκληρότητας θραύσης-κάμψης που έχουν ως αποτέλεσμα απαράμιλλη αντοχή στην κυκλική κόπωση που ξεπερνά τα πιο προηγμένα τεχνικά κεραμικά.

Το μετασταθερό Y-TZP σε μια μήτρα αλουμίνας έχει ως αποτέλεσμα τον σχηματισμό συσσωματωμάτων φάσης τετραγωνικού-μονοκλινικού μετασχηματισμού που αυξάνουν την ανθεκτικότητα σε θραύση μέσω της ακαμψίας μετασχηματισμού φάσης (Κλάουζεν 1976). Διασχίζοντας κατά προτίμηση ρωγμές, Αυτά τα μεταβατικά συσσωματώματα θα συμπιέσουν τη ζώνη μπροστά από το μέτωπο της ρωγμής και θα μειώσουν την εξέλιξή της, αυξάνοντας τελικά την αντοχή σε θραύση.

Αυτή η δομή υλικού οδήγησε στη δημιουργία σύνθετων υλικών αλουμίνας-ζιρκόνιου όπως το BIOLOX Delta, χρησιμοποιείται ευρέως για ολικές αντικαταστάσεις ισχίου και άλλα φέροντα ορθοπεδικά εξαρτήματα. Αυτό το κεραμικό βιοϋλικό διαθέτει εξαιρετική αντοχή στη φθορά, χημική αδράνεια σε θερμοκρασία δωματίου, Αντοχή σε θερμικό σοκ και εξαιρετική χημική αδράνεια σε όλες τις θερμοκρασίες.

Αντοχή στη διάβρωση

Χημικά αδρανές και ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες και φθορά, παρέχει ανώτερη απόδοση σε σύγκριση με 99 κεραμικά αλουμίνας και είναι επίσης πιο οικονομικά.

Το Zirconia διαθέτει επίσης εντυπωσιακή αντοχή σε εφελκυσμό, ιδιότητες κάμψης και ελαστικότητας και βιοσυμβατότητα – καθιστώντας το ιδανικό για ιατρικές χρήσεις όπως αντικαταστάσεις ισχίου. Λόγω της σκληρύνσεως του μετασχηματισμού υπό συνθήκες στρες, Τα σωματίδια ζιρκονίας αλλάζουν από μετασταθερή τετραγωνική μορφή σε μονοκλινική μορφή, βοηθώντας στο κλείσιμο των ρωγμών πιο αποτελεσματικά, αυξάνοντας παράλληλα την αντοχή στη θραύση.

CeramTec (Biolox Delta) εμπορευματοποιεί ένα σύνθετο υλικό αλουμίνας-ζιρκόνιου όπου η μη σταθεροποιημένη ζιρκονία παραμένει σε τετραγωνική φάση για τη διαχείριση αυτού του μετασχηματισμού και την παροχή αμβλύνσεως και απόκλισης της ρωγμής, βελτίωση της σκληρότητας της μήτρας αλουμίνας. Η περιεκτικότητα του υλικού σε ζιρκονία μπορεί να μεταβληθεί μέσω τεχνικών παρασκευής σκόνης και πύκνωσης.

Αντοχή σε θερμικό σοκ

Το ζιρκόνιο που προστίθεται σε μια μήτρα πρωτογενούς αλουμίνας κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αντοχή και τη σκληρότητά της, δημιουργώντας αυτό που είναι γνωστό ως ZTA (Αλουμίνα με σκληρυνόμενη ζιρκονία), ξεπερνώντας τα κανονικά κεραμικά αλουμίνας τόσο σε μηχανικές εφαρμογές όσο και σε εφαρμογές φθοράς.

Η σκληρυμένη αλουμίνα με ζιρκόνιο διακρίνεται για τις εξαιρετικές της ιδιότητες όπως η υψηλή θερμική σκληρότητα και η αντοχή σε σύγχυση, χημική αδράνεια σε θερμοκρασία δωματίου, χαμηλούς ρυθμούς θερμικής διαστολής και εξαιρετική αντοχή σε θερμικό σοκ – ιδανικές ιδιότητες για εξαρτήματα φρεζαρίσματος καθώς και για φθορά εξαρτημάτων που απαιτούν μηχανισμούς ψύξης.

Η CeramTec εμπορεύεται ένα ZTA που ονομάζεται Biolox delta που διαθέτει μήτρα αλουμίνας με διασκορπισμένα σωματίδια Y-TZP (17 βάρος/β.%) και αιμοπετάλια αργιλικού στροντίου (0.5 βάρος/β.%), παρέχοντας έναν αποτελεσματικό συνδυασμό μηχανισμών μετασχηματισμού φάσης τετραγωνικής σε μονοκλινική και μηχανισμών εκτροπής ρωγμών για παροχή βελτιωμένης σκληρότητας, γεγονός που το καθιστά ιδανικό για πρωτογενείς επεμβάσεις THA σε επιφάνειες μηριαίου εδράνου.

Ηλεκτρική μόνωση

Η αλουμίνα που έχει σκληρυνθεί με ζιρκόνιο μπορεί να αντέξει το θερμικό σοκ χωρίς να σπάσει ή να σπάσει κάτω από απότομες αλλαγές θερμοκρασίας, χάρη στα διασκορπισμένα σωματίδια αλουμίνας που είναι διασκορπισμένα στη μήτρα της που απορροφούν τη θερμική ενέργεια και δημιουργούν θλιπτικές τάσεις που αποτρέπουν τα σπασίματα.

Το κεραμικό αλουμίνας-ζιρκόνιου είναι πιο πυκνό από το αντίστοιχο του καθαρού ζιρκονίου, καθιστώντας το ιδανικό για εφαρμογές ηλεκτρικής μόνωσης. Επί πλέον, Η χαμηλότερη θερμική διαστολή του από το ζιρκόνιο το καθιστά κατάλληλο για μέρη που απαιτούν ψύξη.

Η σκλήρυνση μετασχηματισμού των σύνθετων υλικών αλουμίνας-ζιρκόνιου προσφέρει πρόσθετα πλεονεκτήματα; εδώ, Οι κόκκοι ζιρκονίας σε μια μήτρα αλουμίνας υφίστανται μια μετασταθερή φάση όπου οι κόκκοι τους μετασχηματίζονται από τετραγωνικές σε μονοκλινικές δομές, μειώνοντας έτσι τις ρωγμές που προκαλούνται από την πίεση αυξάνοντας την αντίσταση στην τριβή και την κρούση. Το ζιρκόνιο που έχει σκληρυνθεί με αλουμίνα εμφανίζεται συνήθως μέσω πυροφορικής αντίδρασης που περιλαμβάνει ζιρκόνιο(IV) οκταένυδρο οξείδιο, Νιτρικό Αλουμίνιο Νανοϋδρική Τριαιθυλαμίνη και ΗΝΟ3(Νιτρικό οξύ); Η αύξηση του μεγέθους των σωματιδίων βοηθά περαιτέρω στη διασπορά των μετασταθερών κόκκων ζιρκονίας.