Karastatud tsirkooniumoksiid
Alumiiniumoksiid-tsirkooniumoksiidi komposiidid kõvenevad peente tetragonaalsete tsirkooniumoksiidi osakeste pingest põhjustatud muundamisel kõvadeks, tugevad materjalid, millel on äärmine tugevus ja sitkus, mis muudab need sobivaks mitmesuguste rakenduste ja keskkondade jaoks.
ZTA proovide valmistamiseks kasutati geelivalu, pöörates hoolikat tähelepanu läga valmistamise optimeerimisele erinevate tahkete koormustega, vormimis- ja vormimisprotsessid, lahustiga kuivatamine (osmootne versus õhu kuivatamine), ning pürolüüsi ja paagutamise protsessid juures 1550 ja 1650 deC kuivatamise eesmärgil. Tihedus, kõvadus, Murdetugevuse ja paindetugevuse hinnangud viidi läbi kõigi geelivalu abil valmistatud proovide puhul.
Sellel on kõrge kõvadus
Tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiid (ZTA) on oma kõrge kõvaduse tõttu ideaalne nõudlikeks rakendusteks. Valmistatud geelvalu abil, ZTA pakub teiste keraamiliste materjalidega võrreldes kulude kokkuhoidu, samas on see suurepärane tugevus. ZTA talub temperatuure 1650 kraadi C, jäädes samas kuluefektiivseks, kuna need koosnevad ütriumiga stabiliseeritud tsirkooniumoksiidi ja alumiiniumoksiidi pulbritest, mis on kombineeritud geelivalamise ja paagutamise tehnikat kasutades.
ZTA keraamika paistab silma oma märkimisväärse sitkuse poolest, mis on tingitud selle muutumisest tetragonaalsest faasist monokliiniliseks faasiks, suurendades murdumistugevust lausa kahe võrra. See mehhanism on tingitud nende elastsusmooduli erinevustest nende vastavate faaside vahel – vastavalt tsirkooniumoksiid ja alumiiniumoksiid – See tähendab, et faasimuutuse käigus tekkivad pingeväljad leevendavad tegelikult pragude levikut, muutes ZTA palju tugevamaks kui traditsiooniline alumiiniumoksiidi keraamika.
Tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiidil on AlN-iga võrreldes parem kõvadus ja purunemiskindlus, samuti parem paindetugevus võrreldes mõlema materjaliga, muutes selle suurepäraseks kandidaadiks autotööstuse ja säästva energia rakenduste jaoks. Lisaks, ZTA-l on suurepärane soojuslöögikindlus ja head elektriisolatsiooni omadused, muutes selle sobivaks kasutamiseks autotööstuses ja muul meditsiinilisel otstarbel; pealegi, ZTA-l ei ole imetajate rakkudes DNA kahjustusi ega vähktõbe tekitavaid toimeid, pakkudes potentsiaalset kasutamist hambaimplantaadi materjalina tänu oma suurepärastele mehaanilistele omadustele ja biosobivusele.
Sellel on kõrge tugevus
Tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiid (ZTA), või tsirkooniumiga karastatud alumiiniumoksiid, on keraamiline materjal, mis koosneb nii alumiiniumoksiidist kui ka tsirkooniumist, millel on erakordsed mehaanilised omadused, nagu kõrge paindetugevus, murdumise sitkus, elastsus, kõvadus ja kulumiskindlus. Nende materjalide vahelist suhet saab konkreetsete rakenduste jaoks hõlpsasti muuta; ZTA tooted edestasid puhtast tsirkooniumoksiidist valmistatud tooteid, olles samas kulutõhusamad.
Seda materjali on tänu oma bioloogilisele ühilduvusele ja pikaajalisele koormustaluvusele edukalt kasutatud puusaliigese proteeside reieluupeades ja atsetabulaarsetes vooderdis. Siiski, selle sobivust tuleb esmalt hinnata in vivo.
ZTA saavutab suure sitkuse tänu oma metastabiilsele tetragonaalsele struktuurile ja alumiiniumoksiidi maatriksi survejõule, kus suured tõmbepinged põhjustavad transformatsiooni karmistumist; see tähendab, tsirkooniumoksiid muundub monokliinilisteks vormideks, kui sellele alluvad alumiiniumoksiidi maatriksi survejõud, tekitades pingeenergiaid, mis aeglustavad või peatavad pragude levimist, tekitades seeläbi transformatsiooni tugevdavaid efekte, mis takistavad pragude levimist.
ZTA-l on oluliselt suurem paindetugevus 99% alumiiniumoksiidkeraamika selle metastabiilse tetragonaalse faasi ja alumiiniumoksiidi maatriksi tõttu, ületab seda selles osas oluliselt. Siiski, alumiiniumoksiid-tsirkooniumoksiidkomposiidid võivad muutuda rabedaks madalama homogeensuse ja õhu kinnijäämise ning osakeste aglomeratsiooni tõttu, mis põhjustab punktdefekte ja paindetugevuse vähenemist – kuid selle jõudlus ületab traditsioonilist alumiiniumoksiidi keraamikat nii meditsiinis kui ka tööstuses.
Sellel on kõrge tugevus
Tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiid on äärmiselt vastupidav materjal, mis muudab selle sobivaks kandvateks rakendusteks. Toodetud peente tetragonaalsete tsirkooniumoksiidi osakeste stressist põhjustatud muundumisel alumiiniumoksiidi maatriksiks, selle tootmise tulemuseks on väga ühtlane osakeste jaotus erakordsete tugevus- ja sitkusomadustega.
Keraamika on ka keemilise korrosiooni suhtes väga vastupidav. See sobib paljudeks kasutusaladeks, sealhulgas meditsiinilisteks implantaatideks ja hambaravimaterjalideks, kuna suudab taluda korduvat kokkupuudet kehavedelike ja kemikaalidega.
ZTA paistab silma ka oma termošokikindlusega, kuna selle alumiiniumoksiidi maatriksisse hajutatud tsirkooniumoksiidi osakesed neelavad soojusenergiat ja tekitavad survepingeid, et vältida pragude teket – see võimaldab ZTA keraamikat ohutult kasutada kõrge temperatuuriga rakendustes, nagu ahju komponendid ja turbiinmootori osad, kahjustamata või rikkeid.
ZTA tugevus tuleneb selle struktuurist ja nanoosakeste jaotusest, samuti kuumisostaatiline pressimine ja tavapärane paagutamine töökindluse suurendamiseks. Paindlikkuse suurendamiseks, seda võib valmistada ka sool-geeli valmistamise meetodite abil, mis muudavad molekulid tahketeks aineteks – antud juhul alumiiniumoksiidipulbri ja tsirkooniumoksiidi pulbrite kombineerimine geelitaolises vedelikus, mida saab seejärel enne ahjus küpsetamist vormida erineva kujuga, kuni enne vormist lahtivõtmist ja kuivatamist on toimunud kõvenemine, et saada suure tihedusega peenkristallstruktuuriga ZTA koos muudetud kristallidega, aatomi, elektroonilised olekud, mille tulemuseks on ZTA, millel on kõrge tihedus ja muutunud kristall, aatomiolekud kui ka muutunud kristallstruktuurid, muutunud kristallstruktuurid kui ka muutunud kristallid, aatomiolekud, mille tulemuseks on muutunud kristall, aatomiolekud töökindluse suurendamiseks.
Sellel on kõrge temperatuuritaluvus
ZTA materjal tagab suurepärase temperatuurikindluse, muutes selle sobivaks rakendusteks, mis nõuavad äärmist vastupidavust. Lisaks, selle korrosioonikindlus ja suurem paindetugevus muudavad ZTA sobivaks pikaajaliseks kokkupuuteks temperatuuridega kuni 1773 K – muutes selle suurepäraseks valikuks seadmete pikaajaliseks kokkupuuteks kõrge kuumusega.
Hiljutised uuringud näitavad, et tsirkooniumoksiid suurendab alumiiniumoksiidi mehaanilisi omadusi, eelkõige selle sitkus ja paindetugevus. See efekt ilmneb seetõttu, et tsirkooniumoksiidi osakesed tekitavad surve all alumiiniumoksiidi maatriksile survepinget; see survepinge aitab vähendada pragude levikut, suurendades samal ajal purunemiskindlust.
ZTA komposiitide jõudlust mõjutavad paljud tegurid, näiteks selle paagutamismeetodid ja temperatuurid ning lisatud tsirkooniumoksiidi kogus. Üldiselt, tsirkooniumoksiidi lisamine suurendab jõudlust; liiga palju tsirkooniumoksiidi võib aga vähendada selle paindetugevust ja ka purunemiskindlust.
Alumiinium-tsirkooniumoksiidiga karastatud alumiiniumoksiid (SEE) on täiustatud tehniline keraamiline materjal, mida kasutatakse erinevates tööstuslikes rakendustes. Valmistatud alumiiniumoksiidist ja tsirkooniumoksiidist, mis on ühendatud keraamiliste sidemetega, mis suurendavad materjali paindetugevust ja purunemiskindlust, AZT on suurepärane materjal kõrge temperatuuriga masinatele, nagu ahjud ja ahjud.