La alúmina endurecida con circonio ha demostrado sus propiedades mecánicas superiores en comparación con el circonio monolítico., incluyendo tenacidad a la fractura y resistencia a la flexión. La estabilidad de ZTA proviene de su fase matricial que protege y restringe la transformación de los granos de circonio tetragonal., ayudándolo a resistir la degradación en condiciones hidrotermales in vivo.
Resistencia a la flexión
Añadiendo circonio a las cerámicas de alúmina, Se crea alúmina endurecida con circonita.. Este material presenta una resistencia a la flexión y una durabilidad mecánica superiores en situaciones que lo exigen., y también resiste la corrosión química y la exposición a fluidos corporales..
La alúmina endurecida con circonio puede soportar rápidas fluctuaciones de temperatura debido a que sus partículas de circonio dispersas dentro de una matriz de alúmina absorben energía térmica y crean tensiones de compresión para evitar grietas., lo que lo hace adecuado para su uso en diversas aplicaciones industriales, como componentes de hornos y motores de turbina de vapor..
Esta cerámica compuesta combina las impresionantes cualidades de la alúmina y la circona para brindar resistencia adicional y resistencia al choque térmico., con dureza superior, resistencia a la flexión, tenacidad a la fractura y resistencia al desgaste que superan 99% alúmina pura en términos de dureza, dureza y resistencia al desgaste.
Dureza a la fractura
La circona mejora la tenacidad a la fractura de las cerámicas de alúmina mediante el endurecimiento por transformación. cuando es golpeado, La circona metaestable estabilizada con itrio se transforma en estructuras cristalinas monoclínicas que producen tensión de compresión que evita la propagación de grietas..
La alúmina endurecida con circonita es un material ideal para crear herramientas de corte debido a su dureza., Estabilidad térmica y resistencia a la fricción.. Además, sus propiedades mecánicas superiores contribuyen significativamente a su durabilidad y confiabilidad.
ZTA producido mediante gelcasting tiene una combinación excepcional de resistencia a la flexión, tenacidad a la fractura, biocompatibilidad y resistencia al calor/corrosión que lo hacen adecuado para la cirugía de reemplazo de cadera. A través de procesos de fundición en gel también es posible adaptar sus parámetros de dureza, tenacidad a la fractura y resistencia a la flexión cambiando los niveles de carga de sólidos de la lechada., parámetros de espesor del molde o temperatura de sinterización para maximizar los resultados.
Curvas tensión-deformación
El material de alúmina endurecida con circonita cuenta con una resistencia superior y resistencia al desgaste., así como una rigidez excepcional para soportar cargas pesadas sin deformarse bajo presión. Además, Cuenta con una excelente resistencia al choque térmico que le permite tolerar fluctuaciones repentinas de temperatura sin sufrir degradación..
El contenido de circonio por encima de cierto límite aumenta la degradación por envejecimiento a través de microfisuras creadas durante el enfriamiento después de la sinterización que actúan como rutas preferenciales para la penetración del agua en el material cerámico., lo que lleva a la formación de microfisuras durante el enfriamiento que actúan como caminos preferenciales para su entrada y propagación en él.. En cambio, cuando está por debajo de este umbral, las partículas de circonio sufren una transformación inducida por tensión de la fase tetragonal a la fase monoclínica, lo que reduce la degradación por envejecimiento..
Resistencia a la tracción
La alúmina endurecida con circonita es un material duro y duradero con excelentes propiedades de resistencia al desgaste y estabilidad térmica., haciéndolo adecuado para componentes que requieren refrigeración. Además, Las superficies térmicamente estables como esta proporcionan control térmico y resistencia a la fricción, lo que las convierte en la elección de material ideal..
Bajo estrés, ZTA sufre una transformación de fase de tetragonal a monoclínica que evita la propagación de grietas y aumenta la tenacidad a la fractura., pero algunos estudios indican que el aumento de circonio no estabilizado conduce a una reducción de la resistencia a la tracción..
Las cerámicas ZTA normalmente contienen 10%-20% circonita, lo que permite adaptarlo específicamente para cada aplicación. ZTA es biocompatible, resistente a la temperatura, resistente a la corrosión, lo suficientemente resistente para soportar la presión, alternativa rentable a la cerámica de circonio puro y puede soportar altas temperaturas sin degradación. Los fabricantes de sellos de válvulas comúnmente lo eligen debido a su resistencia a la corrosión y su capacidad de retención de presión. – todas las calidades ideales para aplicaciones de sellos de válvulas.
Fuerza de impacto
La alúmina endurecida con circonio es altamente resistente a la corrosión y posee una resistencia mecánica excepcional., haciéndolos adecuados para aplicaciones que requieren dureza y tenacidad simultáneamente. Además, ZTA ofrece ahorros de costes respecto a las cerámicas de circonio puro.
La combinación de alúmina y circonio crea una cerámica con mayor resistencia a la flexión, tenacidad a la fractura, y resistencia al desgaste que la alúmina pura. Puede soportar cargas e impactos más altos y, a menudo, se utiliza como una mejora de la alúmina estándar en diseños que requieren características adicionales..
El endurecimiento por transformación explica este aumento de fuerza.; bajo condiciones de estrés, Las partículas de circonio cambian de su forma tetragonal a monoclínica y se expanden., comprimir grietas en una matriz de alúmina y, por lo tanto, conducir a una mayor resistencia a la flexión que YSZ (Figuras 6c yd).
Resistencia a la corrosión
La combinación de alúmina y circonio de la cerámica ZTA proporciona una resistencia a la corrosión superior en comparación con la cerámica pura. 99% materiales de alúmina solos, y tiene una dureza superior, tenacidad a la fractura, resistencia a la flexión, y propiedades de dureza que sus competidores.
ZTA presenta una excelente resistencia al desgaste y la abrasión y compatibilidad química, haciéndolo ideal para aplicaciones industriales que requieren alta durabilidad mecánica. Además, La combinación de materiales ofrece una excelente resistencia al choque térmico, lo que permite cambios rápidos de temperatura sin agrietarse ni romperse..
Las partículas de circonio añadidas a una matriz de alúmina aumentan su tenacidad a la fractura mediante endurecimiento por transformación., un efecto causado por la tensión de las partículas de circonio que cambian de estructuras cristalinas tetragonales a monoclínicas cuando se exponen a una tensión de compresión., produciendo tensiones de compresión que inhiben la propagación de grietas y aumentan significativamente su tenacidad a la fractura.
Resistencia al choque térmico
La alúmina endurecida con circonita es una cerámica avanzada que combina alúmina y circonita.. Para crear ZTA, La circona se introduce en la matriz principal de alúmina antes de la sinterización para mayor resistencia y resistencia al choque térmico en comparación con las cerámicas de alúmina tradicionales.; además cuenta con una mayor dureza, resistencia a la flexión, y densidad que su contraparte.
El mecanismo de endurecimiento ZTA implica una transformación de fase inducida por tensión de estructuras cristalinas de partículas de circonio tetragonales a monoclínicas., aumentando la tenacidad a la fractura mientras lo protege del choque térmico y la abrasión mecánica. La alúmina endurecida con circonio es altamente biocompatible y no se corroe rápidamente., haciéndolo ideal para sellos de válvulas. Además, su alta resistencia a la flexión le permite soportar la presión corporal de manera efectiva.