Zirkonia karkaistu alumiinioksidi
Alumiinioksidi-zirkoniumoksidikomposiitit kovetetaan jännityksen aiheuttaman hienojen tetragonaalisten zirkoniumoksidihiukkasten muuttumisen kautta koviksi, vahvoja materiaaleja, joilla on äärimmäinen lujuus ja sitkeys, mikä tekee niistä soveltuvia erilaisiin sovelluksiin ja ympäristöihin.
ZTA-näytteiden valmistukseen käytettiin geelivalua, kiinnittäen erityistä huomiota lietteen valmistuksen optimointiin erilaisilla kiintoainekuormituksilla, muovaus- ja irrotusprosessit, liuotinkuivaus (osmoottinen vs. ilmakuivaus), ja pyrolyysi- ja sintrausprosessit 1550 ja 1650 deC kuivaustarkoituksiin. Tiheys, kovuus, murtolujuuden ja taivutuslujuuden arvioinnit suoritettiin kaikille näytteille, jotka on valmistettu geelivalulla.
Sillä on korkea kovuus
Zirkonialla karkaistu alumiinioksidi (ZTA) sopii erinomaisesti vaativiin sovelluksiin korkean kovuutensa ansiosta. Valmistettu geelivalulla, ZTA tarjoaa kustannussäästöjä muihin keraamisiin materiaaleihin verrattuna samalla kun se on ylivoimainen. ZTA sietää lämpötiloja mm 1650 deC, mutta pysyy kustannustehokkaana, koska se koostuu yttriumoksidista stabiloidun zirkoniumoksidin ja alumiinioksidin jauheista, jotka on yhdistetty geelivalu- ja sintraustekniikoilla.
ZTA-keraamit erottuvat joukosta niiden huomattavan sitkeyden ansiosta, joka johtuu sen muuttumisesta tetragonaalisista monokliinisistä vaiheista, lisää murtolujuutta jopa kahdella. Tämä mekanismi johtuu niiden kimmomoduulien välisistä eroista niiden vastaavien vaiheiden välillä – zirkonia ja alumiinioksidi – tarkoittaa, että vaihemuutoksen aikana syntyvät jännityskentät itse asiassa vähentävät halkeamien leviämistä tehden ZTA:sta paljon kovempaa kuin perinteinen alumiinioksidikeramiikka.
Zirkoniumoksidilla karkaistulla alumiinioksidilla on ylivoimainen kovuus ja murtolujuus AlN:ään verrattuna, sekä ylivoimainen taivutuslujuus molempiin materiaaleihin verrattuna, mikä tekee siitä erinomaisen ehdokkaan autoteollisuuden ja kestävän energian sovelluksiin. Lisäksi, ZTA:lla on erinomainen lämpöiskun kestävyys sekä hyvät sähköeristysominaisuudet, tekee siitä sopivan autokäyttöön ja muihin lääketieteellisiin käyttötarkoituksiin; lisäksi, ZTA ei osoita DNA-vaurioita tai syöpää aiheuttavia vaikutuksia nisäkässoluissa, tarjoaa mahdollisen käytön hammasimplanttimateriaalina erinomaisten mekaanisten ominaisuuksiensa ja bioyhteensopivuusominaisuuksiensa ansiosta.
Sillä on korkea sitkeys
Zirkonialla karkaistu alumiinioksidi (ZTA), tai zirkoniumkarkaistua alumiinioksidia, on keraaminen materiaali, joka koostuu sekä alumiinioksidista että zirkoniumista ja tarjoaa poikkeuksellisia mekaanisia ominaisuuksia, kuten korkean taivutuslujuuden, murtolujuus, joustavuus, kovuus ja kulutuskestävyys. Näiden materiaalien välistä suhdetta voidaan helposti muuttaa tiettyjen sovellusten mukaan; ZTA-tuotteet ylittivät puhtaasta zirkoniumoksidista valmistetut tuotteet samalla kun ne ovat kustannustehokkaampia.
Tätä materiaalia on käytetty menestyksekkäästi lonkkaproteesissa reisiluun päissä ja asetabulaarisissa vuorauksissa sen biologisen yhteensopivuuden ja pitkäaikaisen kuormituksenkestävyyden vuoksi. Kuitenkin, sen soveltuvuus on ensin arvioitava in vivo.
ZTA saavuttaa suuren sitkeyden metastabiilin tetragonaalisen rakenteensa ja alumiinioksidimatriisin puristusvoiman ansiosta, joissa suuret vetojännitykset aiheuttavat muunnosjännitystä; eli, zirkoniumoksidi muuttuu monokliinisiksi muotoiksi, kun se altistuu alumiinioksidimatriisin puristusvoimille, tuottaa jännitysenergioita, jotka hidastavat tai pysäyttävät halkeaman etenemisen, jolloin saadaan muunnosta kovettuvia vaikutuksia, jotka estävät halkeaman etenemisen.
ZTA:ssa on huomattavasti parannettu taivutuslujuus 99% alumiinioksidikeramiikka sen metastabiilin tetragonaalisen faasin ja alumiinioksidimatriisin ansiosta, ylittää sen tässä suhteessa huomattavasti. Kuitenkin, alumiinioksidi-zirkoniumoksidikomposiitit voivat muuttua hauraiksi johtuen alhaisemmasta homogeenisyydestä ja ilman sulkeutumisesta sekä hiukkasten agglomeraatiosta, mikä johtaa pistevirheisiin ja heikentyneeseen taivutuslujuuteen – silti sen suorituskyky ylittää perinteisen alumiinioksidikeramiikan sekä lääketieteellisissä että teollisissa sovelluksissa.
Sillä on korkea lujuus
Zirkonialla karkaistu alumiinioksidi on erittäin kestävä materiaali, mikä tekee siitä sopivan kantaviin sovelluksiin. Valmistettu jännityksen aiheuttamasta hienojen tetragonaalisten zirkoniumoksidihiukkasten muuntamisesta alumiinioksidimatriisiksi, sen tuotanto johtaa erittäin tasaiseen hiukkasjakaumaan, jolla on poikkeukselliset lujuus- ja sitkeysominaisuudet.
Keramiikka kestää hyvin myös kemiallista korroosiota. Se sopii moniin käyttötarkoituksiin, mukaan lukien lääketieteelliset implantit ja hammasmateriaalit, koska se kestää toistuvaa altistumista kehon nesteille ja kemikaaleille.
ZTA erottuu myös lämpöiskunkestävyytensä ansiosta, koska sen alumiinioksidimatriisiin dispergoituneet zirkoniumoksidihiukkaset absorboivat lämpöenergiaa ja luovat puristusjännityksiä halkeamien muodostumisen välttämiseksi – Tämän ansiosta ZTA-keramiikkaa voidaan käyttää turvallisesti korkeissa lämpötiloissa, kuten uunin komponenteissa ja turbiinimoottorin osissa ilman vaurioiden tai vikojen vaaraa..
ZTA saa vahvuutensa rakenteestaan ja nanohiukkasten jakautumisesta, sekä kuumaisostaattinen puristus ja perinteinen sintraus lisäävät luotettavuutta. Lisää joustavuutta, sitä voidaan myös valmistaa käyttämällä sooli-geeli-valmistusmenetelmiä, jotka muuttavat molekyylejä kiinteiksi aineiksi – tässä tapauksessa alumiinioksidijauheen ja zirkoniumoksidijauheiden yhdistäminen geelimäiseen nesteeseen, joka voidaan sitten muotoilla eri muotoihin ennen paistamista uunissa, kunnes kovettunut on tapahtunut ennen muotista irrottamista ja kuivaamista, jolloin saadaan ZTA:ta, jolla on suuritiheyksiset hienot kiderakenteet sekä muuttuneet kiderakenteet., atomi-, elektroniset tilat, jotka johtavat ZTA:han, jolla on korkea tiheys ja muuttunut kide, atomitilat sekä muuttuneet kiderakenteet, muuttuneet kiderakenteet sekä muuttuneet kiteet, atomitilat, jotka johtavat muuttuneisiin kiteisiin, atomitilat lisäämään luotettavuutta.
Sillä on korkean lämpötilan kestävyys
ZTA-materiaali tarjoaa erinomaisen lämmönkestävyyden, joten se sopii sovelluksiin, jotka vaativat äärimmäistä kestävyyttä. Lisäksi, sen korroosionkestävyys ja suurempi taivutuslujuus tekevät ZTA:sta sopivan pitkäaikaiseen altistumiseen lämpötiloihin asti 1773 K – mikä tekee siitä erinomaisen valinnan laitteille, jotka altistuvat pitkäaikaisesti korkeille lämpötasoille.
Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että zirkoniumoksidi parantaa alumiinioksidin mekaanisia ominaisuuksia, erityisesti sen sitkeys ja taivutuslujuus. Tämä vaikutus ilmenee, koska zirkoniumoksidihiukkaset muodostavat puristusjännityksen alumiinioksidimatriisiin jännityksen alaisena; tämä puristusjännitys auttaa vähentämään halkeamien etenemistä ja samalla lisäämään murtolujuutta.
Lukuisat tekijät vaikuttavat ZTA-komposiittien suorituskykyyn, kuten sen sintrausmenetelmät ja lämpötilat sekä lisätyn zirkoniumoksidin määrä. Yleensä, lisäämällä zirkoniumoksidia on taipumus parantaa suorituskykyä; Liiallinen zirkoniumoksidi voi kuitenkin heikentää sen taivutuslujuutta sekä murtolujuutta.
Alumiinioksidi-zirkoniumoksidilla karkaistu alumiinioksidi (ETTÄ) on edistynyt tekninen keraaminen materiaali, jota käytetään erilaisissa teollisissa sovelluksissa. Valmistettu alumiinioksidista ja zirkoniumoksidista, jotka on yhdistetty keraamisilla sidoksilla, jotka parantavat materiaalin taivutuslujuutta ja murtolujuutta, AZT on erinomainen materiaali korkeille lämpötiloille alttiina oleviin koneisiin, kuten uuneihin ja uuneihin.