Dureza avanzada para aplicaciones industriales
Alúmina endurecida con circonita (ZTA) Los componentes cerámicos combinan la dureza y resistencia de la alúmina con la resistencia superior a la fractura del circonio para ofrecer rendimiento y longevidad para aplicaciones industriales..
La transformación inducida por tensión de finas partículas de circonio tetragonal incrustadas dentro de una matriz de alúmina conduce a materiales ZTA con resistencia y tenacidad superiores., adecuado para su uso en diversos entornos hostiles.
Tenacidad
Los materiales ZTA combinan la dureza de la alúmina con la dureza del circonio para una resistencia incomparable al desgaste y la abrasión.. Este efecto es posible gracias al endurecimiento por transformación inducido por el estrés.: cuando está estresado, Las partículas de circonio pasan de su fase tetragonal metaestable a una forma monoclínica estable.; La expansión de volumen causada por este cambio estructural ayuda a cerrar cualquier grieta dentro de una matriz de alúmina y aumenta significativamente la tenacidad..
ZTA contiene plaquetas de circonio que se nuclean en una matriz de alúmina durante la sinterización., Mejora la tenacidad y resistencia a la fractura al tiempo que aumenta la tenacidad a la fractura., creando un material con mayor resistencia a la flexión que Y-TZP y hasta el doble de su resistencia a la fatiga cíclica. Esta combinación de dureza de la alúmina combinada con la resistencia del circonio hace que ZTA sea una excelente opción de material para aplicaciones industriales que requieren resistencia a daños..
Durabilidad
Alúmina endurecida con circonita (ZTA) Cuenta con excelentes resistencias a la flexión y a la compresión., con baja expansión térmica equivalente a la de la alúmina y excelentes propiedades de resistencia al desgaste.
La alúmina endurecida con circonio se crea añadiendo granos de circonio tetragonales mediante una transformación inducida por tensión a una matriz de alúmina dura., encerrarlos en su estructura y al mismo tiempo restringir su transformación a áreas locales en lugar de extenderse por todas partes..
Este mecanismo hace que los compuestos de alúmina y circonio sean mucho más duraderos que el circonio monolítico debido a su resistencia a la absorción de agua mediante quimisorción.; La circona monolítica puede absorber moléculas de agua polares, lo que provoca una degradación a baja temperatura y, finalmente, una descomposición después de un uso prolongado..
ZTA, por otro lado, está diseñado específicamente para facilitar esta transformación de tetragonal a monoclínica a través de características estructurales y aditivos químicos.. CeramTec comercializa Biolox Delta ZTA como ejemplo; esta formulación contiene aluminato de itria y estroncio para facilitar los mecanismos de endurecimiento dentro de su fase de circonio y, en consecuencia, tiene menos riesgo de degradación a baja temperatura mientras resiste ambientes de alta temperatura..
Resistencia a la corrosión
Las cerámicas ZTA ofrecen una resistencia a la corrosión superior a sus contrapartes de alúmina y, por lo tanto, pueden usarse en equipos sujetos a ambientes hostiles.. Además, ZTA puede soportar temperaturas más altas al tiempo que ofrece una mayor estabilidad química.
Garvie y otros (1975) demostró que añadiendo 10-20% La circona no estabilizada puede mejorar en gran medida la dureza en comparación con la alúmina., a través del endurecimiento de la transformación. Este proceso ocurre cuando precipitados metaestables tetragonales finamente dispersos se transforman en circonio monoclínico bajo tensión, lo que provoca una expansión de volumen que comprime las grietas y ralentiza o detiene su propagación..
Este mecanismo se asemeja al de las tensiones inducidas por deformación.; sin embargo, Para causar cambios de fase, el campo de tensión debe ser lo suficientemente grande.; Para grietas en muestras ZTA, esta energía proviene de tensiones de flexión en los sitios de fractura..
Resistencia al calor
La alúmina endurecida con circonio cuenta con un punto de fusión y una resistencia a la corrosión excepcionalmente altos., lo que lo convierte en el material ideal para equipos expuestos frecuentemente a altas temperaturas.. Además, esta variante tiene mayor resistencia a la fricción que la alúmina estándar, ayudando a reducir el desgaste de los equipos expuestos a niveles más altos de energía cinética.
Las cerámicas ZTA se crean mediante la transformación inducida por tensión de partículas de circonio tetragonal en una matriz de alúmina., creando tensiones de compresión dentro de ellos que evitan la propagación de grietas, aumentando tanto la resistencia como la tenacidad al mismo tiempo que proporciona resistencia al choque térmico sin fracturas ni grietas. Cuentan con una excelente resistencia al choque térmico.; Resistir cambios rápidos de temperatura sin fracturarse ni agrietarse bajo tensión..
La alúmina endurecida con circonio tiene muchos usos en múltiples industrias debido a su amplio conjunto de propiedades.. La ingeniería mecánica lo utiliza para componentes y sellos de bombas.; El procesamiento de semiconductores lo utiliza debido a su estabilidad térmica y resistencia.; aeroespacial, Las industrias automotriz y energética lo utilizan como piezas de motor debido a su resistencia a la corrosión y a los productos químicos agresivos.; Incluso puede soportar altas resistencias a la flexión de los implantes dentales.!