آلومینا سخت شده زیرکونیا

کامپوزیت های آلومینا-زیرکونیا از طریق تبدیل ذرات ریز زیرکونیا چهارضلعی به سختی ناشی از تنش سخت می شوند., مواد قوی با استحکام و چقرمگی فوق العاده که آنها را برای کاربردها و محیط های مختلف مناسب می کند.

از Gelcasting برای ساخت نمونه های ZTA استفاده شد, با توجه دقیق به بهینه سازی آماده سازی دوغاب با بارهای جامد مختلف, فرآیندهای قالب گیری و قالب گیری, خشک کردن با حلال (اسمزی در مقابل خشک کردن هوا), و فرآیندهای پیرولیز و تف جوشی در 1550 و 1650 درجه سانتی گراد برای اهداف خشک کردن. تراکم, سختی, ارزیابی‌های چقرمگی شکست و مقاومت خمشی بر روی تمام نمونه‌های ساخته‌شده با استفاده از ژل‌کستینگ انجام شد.

سختی بالایی دارد

زیرکونیا آلومینا را سفت کرد (ZTA) به دلیل سختی بالا برای کاربردهای سخت ایده آل است. ساخته شده با استفاده از ریخته گری ژل, ZTA باعث صرفه جویی در هزینه نسبت به سایر مواد سرامیکی می شود و در عین حال دارای استحکام برتر است. ZTA می تواند درجه حرارت را تحمل کند 1650 degC در حالی که مقرون به صرفه باقی می ماند، زیرا شامل پودرهای زیرکونیای تثبیت شده با ایتریا و آلومینا است که با استفاده از روش های ریخته گری ژل و تف جوشی ترکیب شده اند..

سرامیک های ZTA به دلیل چقرمگی قابل توجه خود به دلیل تبدیل شدن از فازهای تتراگونال به مونوکلینیک متمایز می شوند., افزایش چقرمگی شکست تا دو برابر. این مکانیسم به دلیل تفاوت بین مدول الاستیک آنها بین فازهای مربوطه ایجاد می شود – به ترتیب زیرکونیا و آلومینا – به این معنی که میدان های تنش ایجاد شده در طول تبدیل فاز در واقع برای کاهش انتشار ترک عمل می کنند و ZTA را بسیار سخت تر از سرامیک های آلومینا سنتی می کنند..

آلومینا سخت شده با زیرکونیا دارای سختی و چقرمگی شکست عالی نسبت به AlN است., و همچنین مقاومت خمشی برتر در مقایسه با هر دوی این مواد, آن را به یک نامزد عالی برای کاربردهای خودرو و انرژی پایدار تبدیل می کند. علاوه بر این, ZTA دارای مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی و همچنین خواص عایق الکتریکی خوب است, آن را برای استفاده در خودرو و سایر مصارف پزشکی مناسب می کند; علاوه بر این, ZTA آسیب DNA یا اثرات سرطان زایی را در سلول های پستانداران نشان نمی دهد, به دلیل خواص مکانیکی عالی و خواص زیست سازگاری، استفاده بالقوه به عنوان ماده ایمپلنت دندان را فراهم می کند.

استحکام بالایی دارد

زیرکونیا آلومینا را سفت کرد (ZTA), یا آلومینا سخت شده با زیرکونیوم, یک ماده سرامیکی متشکل از هر دو آلومینا و زیرکونیوم است که خواص مکانیکی استثنایی مانند چقرمگی خمشی بالا را ارائه می دهد., چقرمگی شکست, خاصیت ارتجاعی, سختی و مقاومت در برابر سایش. نسبت بین این مواد را می توان به راحتی برای پاسخگویی به کاربردهای خاص تغییر داد; محصولات ZTA از محصولاتی که با زیرکونیای خالص ساخته شده اند برتری دارند در حالی که مقرون به صرفه تر هستند.

این ماده به دلیل زیست سازگاری و قابلیت تحمل بار درازمدت با موفقیت در سرهای استخوان ران و لاینرهای استابولوم جایگزین شده است.. با این حال, مناسب بودن آن ابتدا باید in vivo ارزیابی شود.

ZTA به دلیل ساختار چهارضلعی و نیروی فشاری از ماتریس آلومینا به چقرمگی بالایی دست می یابد., که در آن تنش های کششی بالا باعث سخت شدن تبدیل می شود; یعنی, زیرکونیا هنگامی که تحت نیروهای فشاری ناشی از ماتریس آلومینا قرار می گیرد به اشکال مونوکلینیک تبدیل می شود., تولید انرژی‌های تنشی که انتشار ترک را کند یا متوقف می‌کند و در نتیجه اثرات سخت‌کنندگی تبدیل ایجاد می‌کند که از انتشار ترک جلوگیری می‌کند..

ZTA دارای استحکام خمشی قابل توجهی است 99% سرامیک آلومینا به دلیل فاز چهارضلعی و ماتریس آلومینا, به طور قابل توجهی از این نظر پیشی گرفته است. با این حال, کامپوزیت های آلومینا-زیرکونیا ممکن است به دلیل همگنی کمتر و گیر افتادن هوا و همچنین تجمع ذرات که منجر به نقص نقطه ای و کاهش استحکام خمشی می شود، شکننده شوند. – با این حال عملکرد آن از سرامیک های آلومینا سنتی در کاربردهای پزشکی و صنعتی به طور یکسان پیشی می گیرد.

استحکام بالایی دارد

آلومینا سخت شده زیرکونیا یک ماده بسیار بادوام است, که آن را برای کاربردهای باربر مناسب می کند. تولید شده از طریق تبدیل ذرات زیرکونیا چهارضلعی ریز به یک ماتریس آلومینا ناشی از استرس, تولید آن منجر به توزیع بسیار یکنواخت ذرات با خواص استحکام و چقرمگی استثنایی می شود.

سرامیک در برابر خوردگی شیمیایی نیز بسیار مقاوم است. به دلیل توانایی آن در مقاومت در برابر قرار گرفتن مکرر در معرض مایعات بدن و مواد شیمیایی برای بسیاری از مصارف از جمله ایمپلنت های پزشکی و مواد دندانی مناسب است..

ZTA همچنین با مقاومت در برابر شوک حرارتی خود متمایز است, از آنجایی که ذرات زیرکونیا آن در یک زمینه آلومینا پراکنده شده اند، انرژی حرارتی را جذب کرده و برای جلوگیری از تشکیل ترک، تنش های فشاری ایجاد می کنند. – این اجازه می دهد تا سرامیک ZTA به طور ایمن برای کاربردهای با دمای بالا مانند اجزای کوره و قطعات موتور توربین بدون خطر آسیب یا خرابی مورد استفاده قرار گیرد..

ZTA استحکام خود را از ساختار و توزیع نانوذرات خود می گیرد, و همچنین پرس ایزواستاتیک داغ و تف جوشی معمولی برای افزایش قابلیت اطمینان. برای انعطاف بیشتر, همچنین ممکن است با استفاده از روش‌های ساخت سل-ژل که مولکول‌ها را به جامد تبدیل می‌کند، تولید شود – در این مثال، ترکیب پودر آلومینا و پودرهای زیرکونیا در یک مایع ژل‌مانند که می‌توان آن‌ها را قبل از پختن در اجاق به شکل‌های مختلف درآورد تا زمانی که عمل آوری قبل از قالب‌گیری و خشک شدن انجام شود تا ZTA با ساختارهای کریستالی ظریف با چگالی بالا همراه با کریستال تغییر یافته به دست آید., اتمی, حالت های الکترونیکی منجر به ZTA می شود که چگالی بالا و همچنین کریستال تغییر یافته را نشان می دهند, حالات اتمی و همچنین ساختارهای کریستالی تغییر یافته, ساختارهای کریستالی تغییر یافته و همچنین کریستال تغییر یافته, حالات اتمی که منجر به تغییر کریستال می شود, حالت های اتمی برای افزایش قابلیت اطمینان.

مقاومت در برابر دمای بالایی دارد

مواد ZTA مقاومت بالایی در برابر دما ارائه می دهد, آن را برای کاربردهایی که نیاز به دوام فوق العاده دارند مناسب می کند. علاوه بر این, مقاومت در برابر خوردگی و استحکام خمشی بالاتر ZTA را برای قرار گرفتن طولانی مدت در معرض دماهای تا 1773 ک – آن را به گزینه ای عالی برای قرار گرفتن طولانی مدت تجهیزات در معرض سطوح حرارت بالا تبدیل می کند.

تحقیقات اخیر نشان می دهد که زیرکونیا خواص مکانیکی آلومینا را افزایش می دهد, به خصوص چقرمگی و استحکام خمشی آن. این اثر به این دلیل اتفاق می‌افتد که ذرات زیرکونیا هنگام تحت تنش، تنش فشاری را بر روی ماتریس آلومینا ایجاد می‌کنند.; این تنش فشاری به کاهش انتشار ترک کمک می کند و به طور همزمان چقرمگی شکست را افزایش می دهد.

عوامل متعددی بر عملکرد کامپوزیت های ZTA تأثیر می گذارد, مانند روش ها و دماهای پخت آن و همچنین میزان زیرکونیای اضافه شده. به طور کلی, افزودن زیرکونیا بیشتر باعث افزایش عملکرد می شود; با این حال، زیرکونیا بیش از حد می تواند استحکام خمشی آن و همچنین چقرمگی شکست را کاهش دهد.

آلومینا سخت شده با آلومینا-زیرکونیا (که) یک ماده سرامیکی فنی پیشرفته است که در کاربردهای مختلف صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. ساخته شده از آلومینا و اکسید زیرکونیوم که با اتصالات سرامیکی به هم متصل شده اند که استحکام خمشی و چقرمگی شکست مواد را افزایش می دهد., AZT یک ماده عالی برای ماشین آلات در معرض دماهای بالا مانند اجاق ها و کوره ها می سازد.