چقرمگی پیشرفته برای کاربردهای صنعتی

آلومینا سخت شده زیرکونیا (ZTA) اجزای سرامیکی سختی و استحکام آلومینا را با چقرمگی شکست عالی زیرکونیا ترکیب می کنند تا عملکرد و طول عمر را برای کاربردهای صنعتی ارائه دهند..

تبدیل ذرات ریز زیرکونیا چهارضلعی که در یک ماتریس آلومینا تعبیه شده است ناشی از استرس، منجر به تولید مواد ZTA با استحکام و چقرمگی برتر می شود., مناسب برای استفاده در محیط های مختلف خشن.

سختی

مواد ZTA سختی آلومینا را با چقرمگی زیرکونیا برای مقاومت بی نظیر در برابر سایش و سایش ترکیب می کنند.. این اثر از طریق سخت شدن تبدیل ناشی از استرس امکان پذیر می شود: زمانی که استرس دارد, ذرات زیرکونیا از فاز چهارضلعی فراپایدار خود به شکل مونوکلینیک پایدار تبدیل می شوند.; volume expansion caused by this structural change helps close any cracks within an alumina matrix and increase toughness significantly.

ZTA contains zirconia platelets that nucleate into an alumina matrix during sintering, improving fracture toughness and strength while increasing fracture toughness, creating a material with greater flexural strength than Y-TZP and up to twice its cyclic fatigue strength. This combination of toughness from alumina combined with zirconia strength makes ZTA an excellent material choice for industrial applications requiring damage resistance.

Durability

آلومینا سخت شده زیرکونیا (ZTA) boasts outstanding flexural and compressive strengths, with low thermal expansion equivalent to that of alumina and outstanding wear resistance properties.

آلومینا سخت شده با زیرکونیا با افزودن دانه های زیرکونیا چهارضلعی از طریق تبدیل ناشی از تنش به ماتریس آلومینا سخت ایجاد می شود., آنها را در ساختار خود محصور می کند در حالی که تغییر شکل آنها را به جای گسترش در سراسر مناطق محلی محدود می کند.

این مکانیسم باعث می شود کامپوزیت های آلومینا-زیرکونیا به دلیل مقاومت در برابر جذب آب از طریق جذب شیمیایی بسیار بادوام تر از زیرکونیای یکپارچه باشند.; زیرکونیای یکپارچه می تواند مولکول های آب قطبی را جذب کند که منجر به تخریب دمای پایین و در نهایت تجزیه شدن پس از استفاده طولانی مدت می شود..

ZTA, از سوی دیگر, به طور خاص برای تسهیل این تبدیل چهار ضلعی به تک کلینیک از طریق ویژگی های ساختاری و افزودنی های شیمیایی طراحی شده است.. CeramTec Biolox Delta ZTA را به عنوان نمونه به بازار عرضه می کند; this formulation contains yttria and strontium aluminate to facilitate toughening mechanisms within its zirconia phase and consequently has less risk of low temperature degradation while withstanding high temperature environments.

مقاومت در برابر خوردگی

ZTA ceramics offer superior corrosion resistance over their alumina counterparts and can therefore be used in equipment subject to harsh environments. علاوه بر این, ZTA can withstand higher temperatures while offering greater chemical stability.

Garvie et al (1975) demonstrated that adding 10-20% unstabilized zirconia can greatly enhance toughness compared to alumina, through transformation toughening. This process occurs when finely dispersed tetragonal metastable precipitates change into monoclinic zirconia under stress causing volume expansion that compresses cracks and slows or stops their propagation.

این مکانیسم شبیه تنش های ناشی از تغییر شکل است; با این حال, برای ایجاد تغییرات فاز، میدان تنش باید به اندازه کافی بزرگ باشد; برای ترک در نمونه‌های ZTA این انرژی از تنش‌های خمشی در محل‌های شکست ناشی می‌شود.

مقاومت در برابر حرارت

آلومینا سخت شده زیرکونیا دارای نقطه ذوب فوق العاده بالا و مقاومت در برابر خوردگی است, آن را به ماده ایده آلی برای تجهیزاتی تبدیل می کند که اغلب در معرض دماهای بالا قرار می گیرند. علاوه بر این, این نوع دارای مقاومت اصطکاک بیشتری نسبت به آلومینا استاندارد است, کمک به کاهش فرسودگی تجهیزات در معرض سطوح بالاتر انرژی جنبشی.

سرامیک های ZTA از طریق تبدیل ذرات زیرکونیا چهارضلعی به یک ماتریس آلومینا ناشی از استرس ایجاد می شوند., ایجاد تنش های فشاری در آنها که از انتشار ترک جلوگیری می کند, افزایش استحکام و چقرمگی در حالی که مقاومت در برابر شوک حرارتی را بدون شکستگی یا ترک ایجاد می کند. آنها مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی دارند; مقاومت در برابر تغییرات سریع دما بدون شکستگی یا ترک خوردگی تحت تنش.

آلومینا سخت شده با زیرکونیا به دلیل مجموعه وسیعی از خواص، کاربردهای زیادی در صنایع مختلف دارد. مهندسی مکانیک از آن برای قطعات پمپ و آب بندی استفاده می کند; پردازش نیمه هادی به دلیل پایداری و استحکام حرارتی از آن استفاده می کند; هوافضا, صنایع خودروسازی و برق به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و مواد شیمیایی خشن از آن به عنوان قطعات موتور استفاده می کنند.; حتی می تواند مقاومت خمشی بالایی را برای ایمپلنت های دندانی تحمل کند!