Zirkonia gogortutako alumina aplikazio aurreratuetarako

ZTA alumina-zirkonia material konposatua da, indar eta gogortasun handiagatik bereizten da. Zirkonia tetragonal finen tentsioak eragindako eraldaketaren bidez ekoitzitako alumina-matrize batean.

Zirkonia zeramika material tekniko nabarmenak dira, gogortasun bikaina duena, egonkortasun termikoa, higadura-erresistentzia eta funtzionamendu-inguruneak, non beste zeramika askok funtzionatu ezin duten. Metalak eta plastikoak ezin dira konparatu. Gainera, zirkoniazko zeramikak ere gogortasun bikaina erakusten du tresnak egiteko.

Indarra

ZTA zeramikazko materialen artean nabarmentzen da bere sendotasun eta gogortasun apartagatik, higadura erresistentzia, inertetasun kimikoa, marruskadura koefiziente baxua, gogortasun/zurruntasun erlazio handia eta hedapen termiko koefiziente nahiko baxua beste gehienekin alderatuta – material aproposa bihurtuz, hala nola ebaketa-tresnetarako aplikazioetarako. Gainera, bere biobateragarritasunak ere ZTA material aukera erakargarria bihurtzen du.

ZTA alumina matrize baten barruan zirkonia tetragonal partikulen banaketa oso uniformeagatik definitzen da. Hau nahasketa-teknika sofistikatuak erabiliz lortzen da, esate baterako, bolen fresaketa eta energia handiko desgaste-fresaketa; behin elkarrekin nahasita, hautsak nahi den osagaian eratu daitezke prentsaketa lehorra erabiliz, prentsa isostatikoa, injekzio-moldaketa edo estrusio-teknikak.

Zirkonia alumina-matrize batean barreiatutako zirkoniak hausturaren gogortasuna hobetzen du pitzadura-energia xurgatu eta xahutuz., eraldaketa gogortzea bezala ezagutzen da. Zirkoniak higadura-erresistentzian laguntzen du, pitzadurak hedatzea eragozten duten konpresio-esfortzuak sortuz – autozorrozte izenez ezagutzen dena – ZTA gurpilak artezteko material aukera bikaina bihurtuz.

Gogortasuna

Zirkoniazko alumina gogortua (ZTA) zeramikak indar eta haustura gogortasun ikusgarriak ditu, aplikazio eta ingurune ugaritan erabiltzeko ezin hobeak bihurtuz. Erresilientzia nabarmen hau estresak eragindako fase-eraldaketatik dator, uniformeki sakabanatuta dauden zirkonia tetragonal partikulak alumina-matrize batean barreiatuta; estresak fase eraldaketa eragiten du zirkonia-aluminazko pitzadura-sareak ekoizteko, pitzaduraren hedapenaren energia eraginkortasunez xurgatzen dutenak hedapena atzeratuz, hausturaren erresistentzia areagotuz. (Clausen 1976).

ZTA nabarmentzen da shock termikoen erresistentzia bikainagatik. Fase tetragonal-monoklinikoen konposizio bereziari esker, zeramika honek tenperatura-aldaketa azkarrak jasan ditzake pitzatu edo hautsi gabe, Zirkoniaren tentsioak eragindako eraldaketak bere forma tetragonal metaegonkorra bihurtzen dituen bitartean, bere alumina matrizean pitzadurak sortzeari aurre egiten dioten tentsio konpresiboak sortzen ditu eta gogortasuna nabarmen areagotzen du, horrela ZTAren errendimendua areagotuz..

ZTAk ez du bere indarra bakarrik harrotzen, egitura tetragonal-monoklinikoa eta haustura gogortasun handia, baina baita dilatazio termiko koefiziente baxua ere (CTE), dimentsio-egonkortasuna funtsezkoa den muturreko tenperaturak edo inguruneak behar dituzten aplikazioetarako egokia bihurtuz, hala nola, doitasuneko osagaiak edo pakete elektronikoak.

ZTA inplante medikoen materialen artean nabarmentzen da erresistentzia kimikoaren konbinazioagatik, propietate mekanikoak eta estresari esker korrosioarekiko erresistentzia uretan edo gorputzeko fluidoetan, hautagai nagusia bihurtuz inplante medikoetarako, hala nola buru femoral ortopedikoak eta azetabular forruak.. BioLOX Delta biomateriala da horrelako adibide bat; bi aplikazioetarako ebakuntza ortopedikoetan asko erabiltzen da.

Korrosioarekiko Erresistentzia

ZTAk alumina eta zirkoniaren propietate bikainak ditu, oso erresistentea da bai eraso kimikoari bai higadurari, ezin hobea da korrosiorako joera duten inguruneak edo marruskadura errepikakorra edo tentsio mekanikoa duten aplikazioetarako.

Aluminaren gogortasuna eta zirkoniaren gogortasuna konbinatzeak propietate tribologiko bikainak lortzen ditu, karga astunak eta epe luzerako erabilera duten osagaietan higadura erresistentzia bikaina lortzen dutenak., esaterako, inplante ortopedikoak, fluidoen kudeaketan erabiltzen diren ebaketa-erremintak eta higadura erresistenteak diren osagaiak (hari gidak, errodamenduak, toberak etab). Konbinazio hau bereziki aplikagarria da inplante ortopedikoak bezalako ingurune mediko eta industrialetan, ebaketa tresnak edo fluidoen kudeaketa (haria gidak errodamenduak toberak etab).

ZTAren hausturaren gogortasuna alumina matrizean fin banatutako zirkonia partikulei egotzi diezaieke.. Pitzadurak hedatzen hasten direnean, haien energia handitu eta aurrerago hedatzen denean, zirkonia tetragonal ale hauek fase eraldaketa jasaten dute, eraldaketa gogortzeko mekanismo baten zati gisa xurgatzeko eta xahutzeko – beraz, material honen haustura gogortasuna hobetzen da.

ZTA zeramika fabrikatzeko arrakasta kalitate handiko zirkonia eta alumina hautsak ezpurutasunik gabe erabiltzean datza.. Sinterizazioa kontrolatu behar da hoztean zirkonia tetragonal-monoklinikoko eraldaketa espontaneoa saihesteko eta fase monokliniko metaegonkorra minimizatzeko, epe luzerako erabileran tenperatura baxuko degradazioa eragiten duen ur molekulen kimisorpzioa jasaten duena.; Saint-Gobain ZirPro-ren ZTA zeramikazko sinterizazio-prozesua halako fenomeno desiragarriak saihesteko sortu zen bereziki.. Zorionez, Saint-Gobain ZirPro zeramikazko ZTA zeramika espresuki diseinatuta dago horrelako fenomenoak gerta ez daitezen. –

Egonkortasun termikoa

Zirkoniazko alumina gogortua (ZTA) tenperatura-aldaketa azkarrak jasan ditzake pitzadurarik edo hautsi gabe, alumina-matrize batean barreiatutako zirkonia partikulei esker bero-energia xurgatzen dute eta pitzadurak eta hutsegiteak saihesten dituzten konpresio-tentsioak sortzen dituzte.. ZTAk energia termikoa oso modu eraginkorrean xurgatzen duelako, material hau aukera bikaina da tenperatura altuko erresistentzia eskatzen duten aplikazioetarako.

Zirkonia alumina-matrizeari gehitzeak hausturaren gogortasuna areagotu dezake eta aldi berean propietate mekanikoak hobetzen ditu, hala nola, indarra eta higadura erresistentzia.. ZTAn haustura-gogortasuna areagotzea estresak eragindako transformazioari dagokio fase tetragonal metaegonkorretik fase monoklinikora giro-tenperaturan.; aluminakoak baino zirkonia alearen tamaina txikiagoak areagotutako efektua.

Egonkortzaileak maiz erabiltzen dira zirkonia tetragonalaren fasea zaintzeko ZTA materialetan, esate baterako, Biolox Delta.; hala ere, antzeko emaitzak lor daitezke egonkortzailerik gabe partikulen banaketari eta haustura gogortasunari dagokionez.

Alumina eta zirkoniaren konbinazioak zeramika aurreratu bat sortzen du, indarra nabarmentzen duena, haustura gogortasuna, elastikotasuna eta gogortasuna – Egituraren errendimendua eta korrosioarekiko erresistentzia eskatzen duten aplikazioetarako funtsezko ezaugarriak. ZTA zeramikak errendimendu handiagoa izan ohi du 99% alumina zeramika errentagarria izateaz gain, aplikazio espezifikoen beharrizanak modu eraginkorragoan asetzen ditu; haien ratioa ere egokitu daiteke bereziki.