tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiid on tõestanud oma paremaid mehaanilisi omadusi võrreldes monoliitse tsirkooniumoksiidiga, sealhulgas murdumistugevus ja paindetugevus. ZTA stabiilsus tuleneb selle maatriksfaasist, mis kaitseb ja piirab tetragonaalsete tsirkooniumoksiidi terade muundumist, aidates tal taluda lagunemist in vivo hüdrotermilistes tingimustes.
Paindetugevus
Tsirkooniumoksiidi lisamisega alumiiniumoksiidi keraamikale, tekib tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiid. Sellel materjalil on suurepärane paindetugevus ja mehaaniline vastupidavus olukordades, mis seda nõuavad, ja see on vastupidav ka keemilisele korrosioonile ja kokkupuutele kehavedelikega.
tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiid talub kiireid temperatuurikõikumisi, kuna selle tsirkooniumoksiidi osakesed on hajutatud alumiiniumoksiidi maatriksis, neelavad soojusenergiat ja tekitavad pragunemise vältimiseks survepingeid, muutes selle sobivaks kasutamiseks erinevates tööstuslikes rakendustes, nagu ahjude komponendid ja auruturbiinmootorid.
See komposiitkeraamika ühendab endas nii alumiiniumoksiidi kui ka tsirkooniumoksiidi muljetavaldavad omadused, et pakkuda täiendavat tugevust ja soojuslöögikindlust, ülima kõvadusega, paindetugevus, purunemiskindlus ja kulumiskindlus, mis ületavad 99% kõvaduse poolest puhas alumiiniumoksiid, sitkus ja kulumiskindlus.
Murdetugevus
Tsirkooniumoksiid suurendab alumiiniumoksiidi keraamika purunemiskindlust transformatsioonikarastamise kaudu. Kui tabati, metastabiilne ütriumiga stabiliseeritud tsirkooniumoksiid muundub monokliinilisteks kristallstruktuurideks, mis tekitavad survepinget, mis takistab pragude levimist.
Tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiid on oma kõvaduse tõttu ideaalne materjal lõikeriistade loomiseks, termiline stabiilsus ja vastupidavus hõõrdumisele. Lisaks, selle suurepärased mehaanilised omadused aitavad oluliselt kaasa selle vastupidavusele ja töökindlusele.
Geelivalu teel toodetud ZTA-l on erakordne paindetugevuse kombinatsioon, murdumise sitkus, biosobivus ja kuumus/korrosioonikindlus, mis muudavad selle sobivaks puusaliigese asendamise operatsiooniks. Geelivalamise protsesside kaudu on võimalik kohandada ka selle kõvaduse-murdetugevuse-paindetugevuse parameetreid, muutes läga tahke koormuse taset, vormi paksuse või paagutamistemperatuuri parameetrid tulemuste maksimeerimiseks.
Stressi-pinge kõverad
Tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiidi materjalil on suurepärane tugevus ja kulumiskindlus, samuti erakordne jäikus raskete koormuste kandmiseks ilma surve all deformeerumiseta. Lisaks, sellel on suurepärane termilise šoki vastupidavus, mis võimaldab taluda äkilisi temperatuurikõikumisi ilma, et see kahjustaks.
Teatud piirist suurem tsirkooniumoksiidi sisaldus suurendab vananemise lagunemist mikropragude kaudu, mis tekivad jahutamisel pärast paagutamist, mis toimivad eelistatavalt vee tungimisel keraamilisse materjali, jahtumisel tekivad mikropraod, mis toimivad eelisteedena selle sisenemisel ja levimisel. Ja vastupidi, kui sellest künnisest allapoole jäävad tsirkooniumoksiidi osakesed stressist tingitud transformatsioonist tetragonaalsest faasist monokliiniliseks faasiks, mis vähendab vananemise lagunemist.
Tõmbetugevus
Tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiid on kõva ja vastupidav materjal, millel on suurepärased kulumiskindluse ja termilise stabiilsuse omadused, muutes selle sobivaks jahutamist vajavate komponentide jaoks. Lisaks, Sellised termiliselt stabiilsed pinnad tagavad nii termilise kontrolli kui ka hõõrdetakistuse, muutes need ideaalseks materjalivalikuks.
Stressi all, ZTA läbib faasimuutuse tetragonaalsest monokliinseks, mis takistab pragude levimist ja suurendab murdumiskindlust, kuid mõned uuringud näitavad, et stabiliseerimata tsirkooniumoksiidi suurenemine vähendab tõmbetugevust.
ZTA keraamika sisaldab tavaliselt 10%-20% tsirkooniumoksiid, mis võimaldab seda iga rakenduse jaoks spetsiaalselt kohandada. ZTA on bioloogiliselt ühilduv, temperatuurikindel, korrosioonikindel, piisavalt sitke, et taluda survet, kulutõhus alternatiiv puhtale tsirkooniumoksiidi keraamikale ja talub kõrgeid temperatuure ilma lagunemiseta. Klapitihendite tootjad valivad selle tavaliselt selle korrosioonikindluse ja rõhu hoidmise võime tõttu – kõik omadused sobivad ideaalselt klapitihendi rakendusteks.
Löögi tugevus
tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiid on väga korrosioonikindel ja sellel on erakordne mehaaniline tugevus, muutes need sobivaks rakenduste jaoks, mis nõuavad samaaegselt kõvadust ja sitkust. Lisaks, ZTA pakub kulude kokkuhoidu võrreldes puhta tsirkooniumoksiidkeraamikaga.
Alumiiniumoksiidi ja tsirkooniumoksiidi kombineerimine loob suurema paindetugevusega keraamika, murdumise sitkus, ja kulumiskindlus kui puhas alumiiniumoksiid. See talub suuremaid koormusi ja lööke ning seda kasutatakse sageli standardse alumiiniumoksiidi versiooniuuendusena lisafunktsioone nõudvates konstruktsioonides.
Selle suurenenud tugevuse põhjuseks on transformatsioonikarastamine; stressitingimustes, tsirkooniumoksiidi osakesed muutuvad oma tetragonaalsest kujust monokliinseks ja laienevad, alumiiniumoksiidi maatriksi pragude kokkusurumine ja seega suurem paindetugevus kui YSZ (Joonised fig 6c ja d).
Korrosioonikindlus
ZTA keraamika alumiiniumoksiidi ja tsirkooniumoksiidi kombinatsioon tagab puhtaga võrreldes parema korrosioonikindluse 99% ainult alumiiniumoksiidi materjalid, ja sellel on kõrgem kõvadus, murdumise sitkus, paindetugevus, ja kõvadusomadused kui tema konkurentidel.
ZTA-l on suurepärane kulumis- ja kulumiskindlus ning keemiline ühilduvus, muudab selle ideaalseks tööstuslikeks rakendusteks, mis nõuavad suurt mehaanilist vastupidavust. Lisaks, Materjalide kombinatsioonil on suurepärane soojuslöögikindlus, mis võimaldab kiireid temperatuurimuutusi ilma pragunemise või purunemiseta.
Alumiiniumoksiidi maatriksile lisatud tsirkooniumoksiidi osakesed suurendavad selle murdumiskindlust transformatsioonikarastamise kaudu, mõju, mis on põhjustatud pingestatud tsirkooniumoksiidi osakestest, mis muutuvad survepingega kokkupuutel tetragonaalsetest kristallstruktuuridest monokliinilisteks, tekitades survepingeid, mis pärsivad pragude levikut ja suurendavad oluliselt selle purunemiskindlust.
Soojusšoki vastupidavus
tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiid on täiustatud keraamika, mis ühendab alumiiniumoksiidi ja tsirkooniumoksiidi. ZTA loomiseks, tsirkooniumoksiidi sisestatakse põhilisesse alumiiniumoksiidi maatriksisse enne paagutamist, et suurendada tugevust ja vastupidavust termilisele löögile võrreldes traditsioonilise alumiiniumoksiidi keraamikaga; lisaks on sellel kõrgem kõvadus, paindetugevus, ja tihedus kui selle vaste.
ZTA karastamismehhanism hõlmab stressist põhjustatud faasimuutust tetragonaalsetest tsirkooniumoksiidi osakeste kristallstruktuuridest monokliinilisteks, suurendades purunemiskindlust, kaitstes samal ajal termilise šoki ja mehaanilise hõõrdumise eest. tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiid on väga bioühilduv ja ei korrodeeru kiiresti, muutes selle ideaalseks klapitihendite jaoks. Lisaks, selle suur paindetugevus võimaldab tõhusalt vastu pidada keha survele.