Zirkonia karkaistu alumiinioksidi – Tehostettu vahvuus teollisen erinomaisuuden saavuttamiseksi
Zirkonia karkaistu alumiinioksidi (ZTA) on poikkeuksellinen keramiikka, tunnusomaista korkea sitkeys ja murtumiskestävyys alumiinioksidimatriisin läpi dispergoituneiden yttriumoksidistabiloitujen zirkoniumhiukkasten ansiosta.
Tämä materiaali kestää nopeita lämpötilan muutoksia halkeilematta tai rikkoutumatta, kestää kemiallista korroosiota ja tarjoaa erinomaisen lämpöiskun kestävyyden.
Erinomainen korroosionkestävyys
ZTA-keramiikka tarjoaa ihanteellisen tasapainon lujuuden ja arvon välillä, on vahvempi kuin alumiinioksidituotteet, mutta halvempi kuin puhdas zirkoniumoksidi. Niiden mekaaniset ominaisuudet – murtolujuus, taivutuslujuus ja kovuus sekä lämpöiskunkestävyys – tehdä niistä sopivia teollisuustyökalujen, kuten leikkuulaikkojen, valmistukseen.
ZTA saavuttaa ylivertaiset ominaisuudet yttriastabiloidun zirkoniumoksidin lisäämisen ansiosta (YSZ) hiukkaset alumiinioksidimatriisin sisällä. Kun levitetään tasaisesti kauttaaltaan, YSZ auttaa optimoimaan molempien elementtien sekä kovuuden murtolujuuden että vetolujuuden, mikä johtaa poikkeukselliseen kulutuskestävyyteen, kemiallinen inertti huoneenlämmössä ja kuumakovuus/läppäämislujuus erinomaiselle keraamiselle materiaalille.
ZTA tuotteet’ mekaaniset ominaisuudet riippuvat suuresti niiden käsittelytavoista jauheiden valmistuksessa, mukaan lukien lämpökäsittelyt, kalsinointimenetelmiä, kuivaustekniikat ja sintrausprosessit sekä räätälöity muotoilu tuotannon aikana lisätyillä lisäaineilla. Kaikki nämä tekijät vaikuttavat välittömästi niiden vahvuuteen, elastisuus- ja kovuusominaisuudet.
Erinomainen lämpöiskun kestävyys
ZTA-keramiikka tarjoaa erinomaisen lämpöiskun kestävyyden, mikä tekee niistä erinomaisen valinnan ilmailusovelluksiin, jotka vaativat suurta lujuutta, sitkeys, ja kemiallinen inertisyys. Kun se levitetään tasaisesti alumiinioksidimatriisiin, YSZ voidaan optimoida. Yksi tällainen muunnoskarkaistu zirkoniumoksidi-alumiinioksidikeramiikka, jota tarjoamme, on BIOLOX delta, jota voidaan käyttää ortopedien kantaviin komponentteihin, kuten lonkkaproteesiin..
Stressin aiheuttama muutos metastabiilista tetragonaalisesta YSZ:n monokliinisestä rakenteesta tuottaa tilavuuden laajenemista ja leikkausjännitystä, joka estää halkeaman etenemisen, lisää murtolujuutta ja samalla parantaa taivutuslujuutta. Tällaisen alumiinioksidi-YSZ-muunnoskarkaistun keramiikan suorituskyky riippuu käsittelyolosuhteista sekä sen sisältämien oksidien stökiömetriasta sintrausprosessissa.
Huonosti kontrolloidut sintrausolosuhteet voivat johtaa alumiinioksidi-YSZ-matriisin alhaiseen taivutuslujuuteen ja huonoon homogeenisuuteen, mahdollisesti johtuen ilman sulkeutumisesta tai hiukkasten agglomeraatiosta. Lisäämällä lisäaineita, kuten yttria tai magnesiumoksidia, voidaan alentaa tetragonaalista monokliiniseksi muuntumislämpötilaa ja parantaa zirkoniumoksidin sintrausominaisuuksia.
Erinomainen kulutuskestävyys
ZTA ei loista vain lämpöiskun kestävyyden ja korroosionkestävyyden suhteen, mutta on myös erittäin kulutusta kestävä tetragonaalisen-monkliinisen faasimuunnoskotelomekanisminsa ansiosta. Lisäksi, in vitro -tutkimukset ovat paljastaneet, että ZTA:n komponentit ovat vähemmän alttiita hydrotermiselle hajoamiselle – jotain suurta merkitystä lonkkaproteesin reisiluun pään ja kupin keramiikassa (kuten CeramTecin valmistama BIOLOX delta).
Simuloidut kulumistestit, jotka on suoritettu alumiinioksidi-zirkoniumoksidikomposiittimateriaaleista valmistetuille ZTA-osille, ovat tuottaneet vaikuttavia tuloksia kulutuskestävyyden suhteen, taivutuslujuus ja kovuus. ZTA-näytteet, jotka altistettiin useille sykleille lonkkasimulaattorissa, osoittivat minimaalista hajoamista huomattavasti pienemmällä pinnan karheudella kuin monoliittiset zirkoniumoksidikomponentit.
ZTA-komponentit ovat osoittautuneet sopiviksi vaativiin autoteollisuuden sovelluksiin (kuuma- ja kylmämuovaustyökalut, tölkin sulkemisrullat ja vetopyörät); energiateollisuus (laakerit, suuttimet ja pyörteiden etsijät); elintarvikkeiden jalostus (pumpun osien homogenointi); ja energiateollisuus. Niiden mekaaniset ominaisuudet riippuvat monista muuttujista: jauheiden valmistukseen käytetyt valmistusreitit; kalsinoinnin aikana käytetyt kuivausmenetelmät; sintraustekniikoiden aikana omaksutut muotoilutekniikat; räätälöity muotoilu; lisätyt lisäaineet ja hiukkaskokojakauma mm.
Erinomainen Vahvuus
ZTA-keramiikka käyttää jännityksen aiheuttamaa muutosta integroidakseen zirkoniumoksidia alumiinioksidimatriisiin, lisää lujuutta ja kestävyyttä ajan myötä. Tämä tekee ZTA:sta erinomaisen keraamisen ratkaisun sitkeyttä vaativiin teollisiin sovelluksiin, korkea korroosionkestävyys, lämpöshokin sietokyky ja lämpöshokin sietokyky.
Jännityksellä, tetragonaaliset metastabiilit sakat kuutiossa alumiinioksidissa muuttuvat äkillisesti monokliinisiksi hiukkasiksi, jotka lisäävät sen murtolujuutta luomalla puristavia pintakerroksia, jotka kiinnittyvät sen matriisin halkeamiin.
Transformation toughening on ilmiö, joka tunnetaan nimellä murtumakarkaisu, jolloin alumiinioksidin lisääntynyt murtolujuus johtaa lyhyempään halkeaman pituuteen, vähemmän halkeamien tylppäisyyttä, ja parannettu vuorovaikutus olemassa olevien mikrohalkeamien kanssa. Tämä mahdollistaa kovaa kovaa vasten ja kovaa pehmeää laakeriyhdistelmät, joita käytetään nykyaikaisessa lääketieteellisessä keramiikassa, kuten lonkkaproteesissa.. Lisäksi, Yttrium stabilized zirconia implants known as y-TZP provide protection from wear over time.