Alúmina endurecida con circonita
Alúmina endurecida con circonio (ZTA) Es un material cerámico avanzado ampliamente utilizado en sellos de válvulas., casquillos, Componentes de bombas y herramientas de corte debido a su resistencia y estabilidad química. – como lo demuestra su capacidad para soportar cargas pesadas sin una degradación significativa.
ZTA cuenta con una impresionante resistencia al choque térmico y puede soportar cambios repentinos de temperatura., así como cambios rápidos de temperatura. Continúe leyendo para conocer más sobre sus propiedades mecánicas.!
Dureza
La circona añadida a una matriz de alúmina aumenta su dureza, tenacidad a la fractura y resistencia a la flexión al tiempo que aumenta la resistencia al desgaste y la erosión. El mecanismo típicamente involucrado es la transformación de fase seguida de la formación de microfisuras, pero también puede involucrar teorías de la teoría del estrés, según corresponda..
Los precipitados metaestables de circonio tetragonal que forman una fina dispersión dentro de una matriz de alúmina pueden sufrir una transformación espontánea en formas monoclínicas cuando se elimina su restricción durante la propagación de la grieta., Proporcionar energía contra los campos de tensión que impulsan la propagación de grietas..
La cerámica ZTA tiene una tenacidad y dureza superiores a la fractura en comparación con otras cerámicas de ingeniería a base de óxido., así como el doble de resistencia a la fatiga cíclica del Y-TZP. Tal como, sus propiedades lo hacen adecuado para aplicaciones que requieren una resistencia extrema al desgaste, Inercia química y baja fricción, así como alta resistencia y rigidez..
Resistencia a la flexión
Las cerámicas ZTA se pueden fabricar alterando la proporción de circonio estabilizado con itria (Y-TZP) dentro de una matriz de alúmina mediante prensado isostático en caliente, para optimizar las combinaciones de dureza, tenacidad a la fractura y resistencia a la flexión que dan como resultado una resistencia a la fatiga cíclica incomparable que supera a las cerámicas técnicas más avanzadas..
El Y-TZP metaestable en una matriz de alúmina da como resultado la formación de aglomerados de fase de transformación tetragonal-monoclínica que aumentan la tenacidad a la fractura a través del endurecimiento por transformación de fase. (clausura 1976). Preferiblemente cruzar grietas, Estos aglomerados de transición comprimirán la zona delante del frente de grieta y reducirán su progresión., en última instancia, aumentando la tenacidad a la fractura.
Esta estructura del material ha dado lugar a la creación de compuestos de alúmina-zirconia como BIOLOX Delta., Se utiliza ampliamente para reemplazos totales de cadera y otros componentes ortopédicos que soportan carga.. Este biomaterial cerámico presenta una excelente resistencia al desgaste, inercia química a temperatura ambiente, Resistencia al choque térmico y excelente inercia química a todas las temperaturas..
Resistencia a la corrosión
Químicamente inerte y resistente a altas temperaturas y al desgaste., Proporciona un rendimiento superior en comparación con 99 Cerámica de alúmina y también es más rentable..
La circonita también cuenta con una impresionante resistencia a la tracción., Propiedades de flexión y elasticidad y biocompatibilidad. – lo que lo hace ideal para usos médicos como reemplazos de cadera. Debido al endurecimiento por transformación en condiciones de tensión., Las partículas de circonio cambian de una forma tetragonal metaestable a una forma monoclínica., Ayuda a cerrar grietas de manera más eficiente y al mismo tiempo aumenta la tenacidad a la fractura..
ceramtec (Biolox Delta) comercializa un compuesto de alúmina-zirconia donde la circona no estabilizada permanece en fase tetragonal para gestionar esta transformación y proporcionar embotamiento de la punta de la grieta y desviación de la grieta., mejorar la tenacidad de la matriz de alúmina. El contenido de circonio del material se puede alterar mediante técnicas de preparación y densificación del polvo..
Resistencia al choque térmico
La circona agregada a una matriz de alúmina primaria durante la sinterización puede mejorar significativamente su resistencia y tenacidad., creando lo que se conoce como ZTA (Alúmina endurecida con circonita), superando a las cerámicas de alúmina regulares en aplicaciones mecánicas y de desgaste.
La alúmina endurecida con circonio se destaca por sus propiedades excepcionales, como alta dureza en caliente y resistencia al éxtasis., inercia química a temperatura ambiente, bajas tasas de expansión térmica y excelente resistencia al choque térmico – Propiedades ideales para fresar componentes y piezas de desgaste que requieren mecanismos de refrigeración..
CeramTec comercializa un ZTA llamado Biolox delta que presenta una matriz de alúmina con partículas dispersas de Y-TZP (17 peso/% peso) y plaquetas de aluminato de estroncio (0.5 peso/% peso), Proporcionar una combinación eficaz de mecanismos de transformación de fase tetragonal a monoclínica y mecanismos de desviación de grietas para proporcionar una mayor tenacidad., lo que lo hace ideal para procedimientos primarios de ATC en superficies de apoyo femorales..
Aislamiento eléctrico
La alúmina endurecida con circonio puede resistir el choque térmico sin agrietarse ni romperse ante cambios repentinos de temperatura., gracias a las partículas de alúmina dispersas dentro de su matriz que absorben la energía térmica y generan tensiones de compresión que evitan fracturas..
La cerámica de alúmina-zirconia es más densa que su contraparte de circonio puro., haciéndolo ideal para aplicaciones de aislamiento eléctrico. Además, su menor expansión térmica que la circona lo hace adecuado para piezas que requieren refrigeración.
El endurecimiento por transformación de compuestos de alúmina y circonio ofrece ventajas adicionales; aquí, Los granos de circonio en una matriz de alúmina pasan por una fase metaestable en la que sus granos se transforman de estructuras tetragonales a monoclínicas., disminuyendo así el agrietamiento inducido por tensión al aumentar la resistencia contra la abrasión y el impacto.. El circonio endurecido con alúmina suele producirse mediante una reacción pirofórica que involucra circonio.(IV) óxido octahidrato, Nitrato de Aluminio Nanohidrato Trietilamina y HNO3(Ácido nítrico); El aumento del tamaño de las partículas ayuda aún más a la dispersión de los granos de circonio metaestables..