Maksimoi kestävyys zirkoniumoksidilla karkaistujen alumiinioksidikomponenttien avulla
ZTA-keramiikka tarjoaa erinomaiset tribologiset ominaisuudet verrattuna tavalliseen alumiinioksidikeramiikkaan, mikä tekee niistä ihanteellisen valinnan leikkaustyökaluille, laakerit, pumput ja nesteenhallintakomponentit.
Stressin alla, zirkoniumoksidihiukkaset siirtyvät metastabiileista tetragonaalisista kiderakenteista monokliinisiksi, tuottaa tilavuuden kasvua, joka puristaa halkeamia alumiinioksidimatriisissa ja parantaa merkittävästi murtolujuutta.
Kulutuskestävyys
Zirkonia karkaistu alumiinioksidi (ZTA) on erittäin kestävä materiaali. Se kestää isku- tai kitkakulumista ilman vaurioita; mikä tekee siitä erinomaisen materiaalivalinnan pyörien katkaisuun. Lisäksi, ZTA kestää korkeita lämpötiloja vahingoittumatta tai hajoamatta.
ZTA kestää hyvin kemiallista korroosiota, joten se on erinomainen materiaalivalinta lääketieteellisiin implantteihin. Bioyhteensopiva ja kestää kehon nesteiden kosketuksen, ZTA:lla on myös suuri taivutuslujuus – täydellinen lonkan tekonivelsovelluksiin.
ZTA syntyy jännityksen aiheuttaman hienojen tetragonaalisten zirkoniumoksidihiukkasten muuntamisesta monokliiniseen muotoon. Tämä lisää murtolujuutta laajentamalla tilaa halkeamien ympärillä. Sellaisenaan, ZTA on paljon vahvempi ja kestävämpi kuin alumiinioksidi kulutussovelluksissa.
Korroosionkestävyys
Zirkonia karkaistu alumiinioksidi (ZTA) on edistynyt tekninen keraaminen materiaali, jota käytetään laajalti teollisuudessa vahvuutensa vuoksi, sitkeys, kulutuskestävyys ja korroosionkestävyysominaisuudet. ZTA löytää sovelluksia useilta aloilta, mukaan lukien auto- ja ilmailuteollisuus komponenteille, kuten moottorikomponenteille, kaasuturbiineja ja mekaanisia osia samalla kun ne toimivat pumppujen kulutuskomponentteina, koneistussovelluksissa käytettävät tiivisteet ja leikkaustyökalut. Lääketieteelliset kenttäleikkaukset voivat myös käyttää tätä materiaalia sen biologisen yhteensopivuuden vuoksi.
Tämän materiaalin kestävyys tulee sen jännityksen aiheuttamasta muunnoskarkaisuprosessista, jossa alumiinioksidimatriisissa olevat zirkoniumoksidihiukkaset muuttuvat monokliinisiksi rakenteiksi stressiä aiheuttavan transformaation sitkeyttämisen kautta, auttaa sulkemaan halkeamia ja lisäämään murtumislujuutta, suojaten itseään vaurioilta erilaisissa ympäristöissä, kuten fosforihapolla, rikkihappoa ja tislattua vettä. Tämän ansiosta se kestää korroosiota.
Korkea lujuus
Alumiinioksidin ja zirkoniumoksidin yhdistäminen parantaa lujuutta ja murtolujuutta verrattuna tavalliseen alumiinioksidiin, mikä tekee ZTA:sta erinomaisen materiaalivalinnan iskukuormitetuille komponenteille. Lisäksi, ZTA:lla on myös erinomainen kemiallinen korroosionkestävyys.
ZTA:lla on ylivertainen kovuus ja lujuus, koska tetragonaaliset zirkoniumoksidihiukkaset muuttuvat monokliinisiksi kiteiksi mekaanisen kuormituksen tai lämpötilan vaihteluiden aiheuttaman stressin aiheuttaman muuntamisen seurauksena, ja sitä seuraava paine monokliinisen zirkoniumoksidikiteiden muodostuksesta, joka puristaa alumiinioksidimatriisin, antaa sille suurta voimaa, kestävyys, ja lämpöiskun kestävyys.
Tällä ainutlaatuisella keramiikalla on myös erittäin korkea taivutuslujuus ja alhainen lämpölaajenemiskerroin, tekee siitä täydellisen sovelluksiin, jotka vaativat jäähdytysmekanismeja. Lisäksi, sen kestävyys syövyttäville kemikaaleille – mukaan lukien kehon nesteet – tekee lääketieteellisistä implanteista sopivia sijoitettaviksi ihmisiin ilman riskiä, että ne hajoavat ajan myötä, jolloin potilaat voivat nauttia mukavista kokemuksista ilman huolta implantin huononemisesta ajan myötä.
Korkea sitkeys
ZTA-keramiikka parantaa alumiinioksidin sitkeyttä muuntamalla jännityksen aiheuttamia zirkoniumoksidihiukkasia hienoiksi, saavutetaan sintraamalla ja kuumaisostaattisella puristuksella (HIP). Riippuen siitä, kuinka paljon zirkoniumoksidia on sen matriisissa, ZTA:lla voi olla alhainen tai korkea sitkeys.
Clausen osoitti 1976 että stabiloimatonta zirkoniumoksidia sisältäviä alumiinioksidimatriiseja voitaisiin karkaista mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi sisällyttämällä stabiloimattomia zirkoniumoksidikiteitä hienojakoisiksi metastabiileiksi saostuksiksi, kuten stabiloimattomista zirkoniumoksidikiteistä muodostetut, parantamaan mekaanisia ominaisuuksia. Hän todisti tämän asian käyttämällä halkeaman leviämistä; kun halkeamat siirtyivät eteenpäin materiaalin läpi ja puristavat sen vyöhykkeen kärjensä edellä, ne voivat muuttua monokliiniseksi vaiheeksi ja muuttua siihen helpommin kuin muuten tapahtuisi.
Tämä karkaisumekanismi lisää alumiinioksidin taivutuslujuutta ja murtolujuutta samalla kun se lisää kovuutta, luoda vertaansa vailla oleva komposiittimateriaali, joka sopii korkeaa kovuutta vaativiin sovelluksiin, jäykkyys, murtumiskestävyys ja jäähdytysvaatimukset, kuten teollisuusleikkurit, kuluvien osien tai jäähdytysosien jyrsintä.