Võrratu tugevus tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiidiga (ZTA) Keraamika
Karastatud tsirkooniumoksiid (ZTA) keraamika on võrreldamatu vastupidavusega. Neil on suurepärane kulumiskindlus, keemiline inertsus ja madal hõõrdumine tagavad igapäevaste ülesannete pingutuseta – rääkimata metallide suuremast kõvadusest ja jäikusest.
ZTA hõlmab metastabiilseid tetragonaalseid tsirkooniumoksiidi polükristallseid aglomeraate alumiiniumoksiidi maatriksis, mis läbivad stressist põhjustatud faasimuutuse stressi all monokliiniliseks vormiks, hajutades seega nihkepinget ja peatades pragude levimise, üldtuntud kui transformatsioonikarastus.
Korrosioonikindel
ZTA pakub suurepärast keemilist vastupidavust võrreldes puhta alumiiniumoksiidiga ja talub äärmuslikke temperatuure ilma lagunemiseta, muutes selle ideaalseks materjalivalikuks tööstuslikeks rakendusteks karmides keskkondades ja tingimustes.
ZTA tugevust suurendavad tsirkooniumoksiidi osakesed, mis hajutavad ja neelavad energiat, aitab vältida pragunemist. Kui legeeritud ütriumoksiidiga, tsirkooniumoksiid muutub stressi ajal metastabiilsest tetragonaalsest faasist monokliinseks, et tekitada survepingeid, mis suurendavad purunemiskindlust.
Tsirkooniumoksiidil põhinev keraamika, nagu ZTA, sisaldab alumiiniumoksiidi osakesi, et taluda termilist šokki. See võimaldab sellel suure jõudlusega rakendustes, nagu lihvimine ja lõikamine, vastu pidada kiiretele temperatuurimuutustele ilma pragunemise või rikketa; selle madal lineaarne ja väändepaisumine tagab suurepärase kandevõime ja jõudlusvõime. ZTA uhkustab 2-3 korda tugevam tõmbetugevus võrreldes puhta alumiiniumoksiidiga, samas kui sellel on madalad lineaar-/väändpaisumistegurid erakordse kandevõime ja jõudluse tagamiseks.
Kõrge jäikus
ZTA ühendab alumiiniumoksiidi tugevuse ja vastupidavuse tsirkooniumoksiidi karastamisega, et luua erakordne materjal nõudlike rakenduste jaoks. See kombinatsioon pakub võrratut tugevust, murdumise sitkus, elastsuse ja kõvaduse omadused ühes pakendis.
aastal avastas Claussen 1976 et stabiliseerimata tsirkooniumoksiidi lisamine alumiiniumoksiidile suurendab oluliselt selle purunemiskindlust, selle maatriksis hajutatud hajutatud peente tetragonaalsete sademete tetragonaal-monokliinilise transformatsiooni tõttu. Sellised metastabiilsed sademed ei muutu, kuni need vabanevad läheneva prao esiosa või muu piirangu tõttu., näiteks ära sulades.
Kuumpressitud 10 mol% ütriumiga stabiliseeritud tsirkooniumoksiid (10YSZ), tugevdatud kas osakeste või trombotsüütidega, mis sisaldavad alates 0 kuni 30 massiprotsenti alumiiniumoksiidi sisaldusega allutati rangele tugevusele, purunemiskindluse ja aeglase pragude kasvu katsed 1000C õhus. Tulemused näitasid, et selle koostise sisaldusega saavutati trombotsüütide komposiitide maksimaalne paindetugevus ja purunemistugevus.
Kõrge tõmbetugevus
Tsirkooniumoksiidi keraamika pakub erakordset tugevuse kombinatsiooni, vastupidavus, ja mitmekülgsus, mis ületab kaugelt traditsioonilise tehnilise keraamika. Tsirkooniumoksiidi koostised, nagu ZTA, pakuvad lahendusi tänapäeva kõige keerulisemate rakenduste jaoks, alates karmides oludes vastupidavatest kosmosekomponentidest kuni järgmise põlvkonna biomeditsiiniliste implantaatideni, mis on loodud pikaealisuse tagamiseks. – pakkudes usaldusväärseid lahendusi tänapäeva kõige pakilisemate vajaduste jaoks.
ZTA paistab teiste materjalide seas silma oma suurepärase paindetugevuse poolest, selle metastabiilse tetragonaalse faasi tõttu on purunemiskindlus ja vastupidavus pragude levimisele. See muundumine madalal temperatuuril monokliiniliseks tsirkooniumoksiidiks surub pragude ees oleva tsooni kokku, et peatada edasine kasv.
Üttria osaliselt stabiliseeritud tsirkooniumoksiid (Y-TZP) ja tseerium osaliselt stabiliseeritud tsirkooniumoksiid (Mis-TZP) neil on ZTA-ga sarnased erakordsed sitkusomadused tänu tetragonaalse faasi säilimisele, säilitades ütriumi või tseeriumi madalamatel temperatuuridel, võimaldab transformatsiooni paremini juhitavas temperatuurivahemikus ja näitab tsükliliste koormuskatsete ajal vähem pinnakahjustusi kui alumiiniumoksiidi analoogid.
Madal hõõrdumine
Tsirkooniumoksiid on üks kõvemaid saadaolevaid tehnilisi keraamikaid ja selle madalad hõõrdeomadused aitavad suurendada kulumiskindlust, vähendades samal ajal määrimisnõudeid.
ZTA keraamika sisaldab maksimaalse sitkuse tagamiseks alumiiniumoksiidi. See võimaldab metastabiilsetel ütriumoksiidiga stabiliseeritud tetragonaalsetel tsirkooniumoksiidi osakestel alumiiniumoksiidi maatriksis muutumatuks jääda, jääb kristalliseerunud tänu läbipõimunud terade võrgustikule.
Kontrollitud koostis ja töötlemistingimused tagavad, et paagutamistemperatuurist jahutamisel ei toimu spontaanset tetragonaalset monokliinseks transformatsiooni, aidates kaasa murdumiskindluse testimise mitme tabamuse võimele. Lisaks, Väikeste tera suurustega alumiiniumoksiid-tsirkooniumoksiidkomposiitide kõrge homogeensus põhjustab väiksema pragude energia, mis omakorda tähendab teemantsisenemise katsete ajal lühemaid pragude pikkusi.
Kõrge soojuspaisumine
Alumiiniumoksiidi maatriksi sidumisjõud võimaldab vältida tetragonaalsete tsirkooniumoksiidi osakeste üleminekut jahtumisel monokliiniliseks tsirkooniumoksiidiks, seega valmistades 10 mutt % ütriumoksiidiga stabiliseeritud tsirkoonium-alumiiniumoksiidi komposiidid on stabiilsed ja pragudeta.
Tseeriumi lisamine tsirkooniumile võimaldab seda osaliselt stabiliseerida (Mis-TZP). Ce-TZP hoiab oma tetragonaalset faasi toatemperatuuril ja suurendab oluliselt tugevust, purunemiskindlus ja paindetugevus võrreldes traditsiooniliste hambakeraamiliste materjalidega.
Tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiidi komposiidid, mis sisaldavad Ce-TZP-d, ütriumoksiidiga stabiliseeritud tsirkooniumoksiid (Y-TZP), või magneesiumoksiidiga stabiliseeritud tsirkooniumoksiid (Mg-PSZ) omavad erakordset sitkust, mis ületab nii alumiiniumoksiidi kui ka monoliitse tsirkooniumoksiidi oma, muutes ZTA ideaalseks kandidaadiks nõudlike rakenduste jaoks, nagu meditsiinilised implantaadid, kosmosetööstuse komponendid ja tööstusmasinad. ZTA-l on ka palju keemilise vastupidavuse omadusi, mis kaitsevad seda hapete eest, soolalahused, sulasoolad, leelised, samuti kõrged temperatuurid.