Verraton sitkeys zirkoniumoksidilla karkaistun alumiinioksidin kanssa (ZTA) Keramiikka
Zirkonia karkaistu alumiinioksidi (ZTA) keramiikassa on vertaansa vailla oleva sitkeys. Niillä on erinomainen kulutuskestävyys, kemiallinen inerttiys ja alhainen kitka takaavat vaivattoman suorituskyvyn jokapäiväisissä tehtävissä – puhumattakaan metallien korkeammasta kovuudesta ja jäykkyydestä.
ZTA sisältää metastabiileja tetragonaalisia zirkoniumoksidipolykiteisiä agglomeraatteja alumiinioksidimatriisissa, jotka läpikäyvät stressin aiheuttaman faasimuutoksen monokliiniseen muotoon stressin alaisena, hajottaa siten leikkausjännitystä ja pysäyttää halkeamien leviämisen, tunnetaan yleisesti transformaatiokarkaisuna.
Korroosionkestävä
ZTA tarjoaa erinomaisen kemikaalinkestävyyden puhtaaseen alumiinioksidiin verrattuna ja kestää äärimmäisiä lämpötiloja hajoamatta, joten se on ihanteellinen materiaalivalinta teollisiin sovelluksiin ankarissa ympäristöissä ja olosuhteissa.
ZTA:n sitkeyttä lisäävät zirkoniumoksidihiukkaset, jotka hajottavat ja imevät energiaa, auttaa estämään halkeilua. Kun se on seostettu yttriumoksidilla, zirkoniumoksidi muuttuu metastabiilista tetragonaalisesta faasista monokliiniseksi jännityksen aikana luodakseen puristusjännitystä, joka lisää murtolujuutta.
Zirkoniumoksidipohjainen keramiikka, kuten ZTA, sisältää alumiinioksidihiukkasia kestämään lämpöshokkia. Tämän ansiosta se kestää nopeita lämpötilan muutoksia ilman halkeamia tai vikoja korkean suorituskyvyn sovelluksissa, kuten hionnassa ja leikkaamisessa; sen pieni lineaarinen ja vääntölaajeneminen tarjoaa erinomaiset kantokyvyt ja suorituskykyominaisuudet. ZTA ylpeilee 2-3 kertaa vahvempi vetolujuus verrattuna puhtaaseen alumiinioksidiin, samalla kun niillä on alhaiset lineaariset/vääntölaajenemiskertoimet, mikä takaa poikkeuksellisen kantokyvyn ja suorituskyvyn.
Korkea jäykkyys
ZTA yhdistää alumiinioksidin lujuuden ja kestävyyden zirkoniumoksidin karkaisuun luodakseen poikkeuksellisen materiaalin vaativiin sovelluksiin. Tämä yhdistelmä tarjoaa vertaansa vailla olevan voiman, murtolujuus, kimmo- ja kovuusominaisuudet yhdessä paketissa.
Claussen löysi vuonna 1976 että stabiloimattoman zirkoniumoksidin lisääminen alumiinioksidiin lisää merkittävästi sen murtolujuutta, johtuen sen matriisiin dispergoituneiden dispergoituneiden hienojen tetragonaalisten saostumien tetragonaalisesta monokliinisestä muutoksesta. Tällaisia metastabiileja saostumia estetään muuttumasta, kunnes ne vapautuvat lähestyvän halkeaman etuosan tai muun lähteen avulla, joka helpottaa niiden rajoituksia., kuten sulamalla pois.
Kuumapuristettu 10 mol% yttriumoksidistabiloitu zirkoniumoksidi (10YSZ), vahvistettu joko hiukkasilla tai verihiutaleilla, jotka sisältävät 0 30 paino-%:iin asti alumiinioksidipitoisuus altistettiin ankaralle lujuudelle, murtolujuus ja hidas halkeamien kasvu testit 1000C:ssa ilmassa. Tulokset osoittivat, että verihiutalekomposiittien suurin taivutuslujuus ja murtolujuus saavutettiin tällä koostumussisällöllä.
Korkea vetolujuus
Zirkoniumoksidikeramiikka tarjoaa poikkeuksellisen voiman yhdistelmän, joustavuutta, ja monipuolisuus, joka ylittää selvästi perinteisen teknisen keramiikan. Zirkoniumoksidiformulaatiot, kuten ZTA, tarjoavat ratkaisuja nykypäivän vaikeimpiin sovelluksiin aina ankarissa ympäristöissä kestävistä ilmailu-avaruuskomponenteista uuden sukupolven biolääketieteellisiin implantteihin, jotka on suunniteltu pitkäikäiseksi. – tarjoaa luotettavia ratkaisuja tämän päivän kiireellisimpiin tarpeisiin.
ZTA erottuu muista materiaaleista erinomaisen taivutuslujuutensa ansiosta, murtolujuus ja halkeamien etenemisen kestävyys sen metastabiilin tetragonaalisen faasin ansiosta. Tämä muuttuminen monokliiniseksi zirkoniumoksidiksi alhaisessa lämpötilassa puristaa vyöhykkeen halkeaman edessä estääkseen kasvun.
Yttria Osittain stabiloitu Zirkoniumoksidi (Y-TZP) ja Cerium osittain stabiloitu zirkoniumoksidi (Mitä-TZP) niillä on poikkeukselliset lujuusominaisuudet, jotka ovat samankaltaisia kuin ZTA:lla, koska ne säilyttävät tetragonaalisen faasin pitämällä yttriaa tai ceriumia alhaisemmissa lämpötiloissa, mahdollistaa muuntamisen paremmin hallittavalla lämpötila-alueella ja osoittaa vähemmän pintavaurioita syklisten kuormitustestien aikana kuin alumiinioksidin vastineet.
Matala kitka
Zirkonia on yksi kovimmista saatavilla olevista teknisistä keramiioista, ja sen alhaiset kitkaominaisuudet auttavat lisäämään kulutuskestävyyttä ja vähentämään voiteluvaatimuksia.
ZTA-keramiikka sisältää alumiinioksidia maksimaalisen sitkeyden saavuttamiseksi. Tämä mahdollistaa metastabiilien yttriumoksidistabiloitujen tetragonaalisten zirkoniumoksidihiukkasten pysymisen alumiinioksidimatriisissa muuttumattomina, jää kiteytyneeksi yhteen kudotun jyväverkoston ansiosta.
Hallittu koostumus ja käsittelyolosuhteet varmistavat, että spontaania tetragonaalista monokliinistä muutosta ei tapahdu sintrauslämpötilasta jäähtyessä, edistää moniiskukykyä murtolujuustestauksessa. Lisäksi, korkea homogeenisuus alumiinioksidi-zirkoniumoksidikomposiiteissa, joissa on pieni raekoko, johtaa pienempään halkeamisenergiaan, mikä puolestaan merkitsee lyhyempiä halkeamien pituuksia timanttien painaumatestien aikana.
Korkea lämpölaajeneminen
Alumiinioksidimatriisin sitoutumisvoima mahdollistaa sen, että se estää tetragonaalisia zirkoniumoksidihiukkasia siirtymästä monokliiniseksi zirkoniumoksidiksi jäähtyessään, näin tekemällä 10 mooli % yttriumoksidistabiloidut zirkoniumoksidi-alumiinioksidikomposiitit ovat vakaat ja halkeilemattomat.
Ceriumin lisääminen zirkoniumoksidiin mahdollistaa sen osittaisen stabiloinnin (Mitä-TZP). Ce-TZP pitää tetragonaalisen faasinsa huoneenlämpötilassa ja lisää merkittävästi sitkeyttä, murtolujuus ja taivutuslujuus verrattuna perinteisiin hammaskeraamisiin materiaaleihin.
Zirkoniumoksidikarkaistut alumiinioksidikomposiitit, jotka sisältävät Ce-TZP:tä, yttriumoksidistabiloitu zirkoniumoksidi (Y-TZP), tai magnesiumoksidilla stabiloitu zirkoniumoksidi (Mg-PSZ) omaavat poikkeuksellisen lujuuden, joka ylittää sekä alumiinioksidin että monoliittisen zirkoniumoksidin, tekee ZTA:sta täydellisen ehdokkaan vaativiin sovelluksiin, kuten lääketieteellisiin implantteihin, ilmailu- ja avaruuskomponentit ja teollisuuskoneet. ZTA:lla on myös monia kemiallisia kestävyysominaisuuksia, jotka suojaavat sitä hapoilta, suolaliuokset, sulat suolat alkalit sekä korkeat lämpötilat.