l'alumine trempée à base de zircone a prouvé ses propriétés mécaniques supérieures à celles de la zircone monolithique, y compris la ténacité à la rupture et la résistance à la flexion. La stabilité du ZTA provient de sa phase matricielle qui protège et limite la transformation des grains de zircone tétragonaux, l'aidant à résister à la dégradation dans des conditions hydrothermales in vivo.
Résistance à la flexion
En ajoutant de la zircone aux céramiques d'alumine, de l'alumine renforcée à la zircone est créée. Ce matériau présente une résistance à la flexion et une durabilité mécanique supérieures dans les situations qui l'exigent., et résiste également à la corrosion chimique ainsi qu'à l'exposition aux fluides corporels.
l'alumine renforcée à la zircone peut résister à des fluctuations rapides de température en raison de ses particules de zircone dispersées dans une matrice d'alumine absorbant l'énergie thermique et créant des contraintes de compression pour empêcher la fissuration, ce qui le rend adapté à une utilisation dans diverses applications industrielles telles que les composants de fours et les moteurs à turbine à vapeur.
Cette céramique composite combine les qualités impressionnantes de l'alumine et de la zircone pour offrir une solidité et une résistance aux chocs thermiques supplémentaires., avec une dureté supérieure, résistance à la flexion, une ténacité à la rupture et une résistance à l'usure qui dépassent 99% alumine pure en termes de dureté, ténacité et résistance à l'usure.
Résistance à la rupture
La zircone améliore la résistance à la rupture des céramiques d'alumine grâce au durcissement par transformation. Quand on frappe, la zircone métastable stabilisée à l'yttrium se transforme en structures cristallines monocliniques qui produisent une contrainte de compression empêchant la propagation des fissures.
L'alumine trempée à la zircone est un matériau idéal pour créer des outils de coupe en raison de sa dureté., stabilité thermique et résistance au frottement. En outre, ses propriétés mécaniques supérieures contribuent de manière significative à sa durabilité et à sa fiabilité.
Le ZTA produit par gelcasting présente une combinaison exceptionnelle de résistance à la flexion, ténacité à la rupture, biocompatibilité et résistance à la chaleur et à la corrosion qui le rendent adapté à la chirurgie de remplacement de la hanche. Grâce aux processus de gelcasting, il est également possible d'adapter ses paramètres de dureté, de ténacité à la rupture et de résistance à la flexion en modifiant les niveaux de chargement de solides en suspension., paramètres d'épaisseur du moule ou de température de frittage pour maximiser les résultats.
Courbes contrainte-déformation
Le matériau en alumine trempée à base de zircone offre une résistance et une résistance à l'usure supérieures, ainsi qu'une rigidité exceptionnelle pour supporter de lourdes charges sans se déformer sous la pression. En outre, il possède une excellente résistance aux chocs thermiques lui permettant de tolérer de brusques fluctuations de température sans subir de dégradation.
La teneur en zircone au-dessus d'une certaine limite augmente la dégradation due au vieillissement à travers des microfissures créées lors du refroidissement après frittage qui agissent comme des voies préférentielles pour la pénétration de l'eau dans le matériau céramique., conduisant à la formation de microfissures lors du refroidissement qui constituent des voies privilégiées pour son entrée et sa propagation. Inversement, lorsqu'elles sont inférieures à ce seuil, les particules de zircone subissent une transformation induite par une contrainte, passant de la phase tétragonale à la phase monoclinique, ce qui réduit la dégradation due au vieillissement.
Résistance à la traction
L'alumine renforcée à la zircone est un matériau dur et durable avec d'excellentes propriétés de résistance à l'usure et de stabilité thermique., ce qui le rend adapté aux composants nécessitant un refroidissement. En plus, les surfaces thermiquement stables comme celle-ci offrent un contrôle thermique ainsi qu'une résistance au frottement, ce qui en fait le choix de matériau idéal.
Sous stress, ZTA subit une transformation de phase de tétragonale à monoclinique qui empêche la propagation des fissures et augmente la ténacité, mais certaines études indiquent que l'augmentation de la zircone non stabilisée entraîne une résistance à la traction réduite.
Les céramiques ZTA contiennent généralement 10%-20% zircone, ce qui lui permet d'être adapté spécifiquement à chaque application. Le ZTA est biocompatible, résistant à la température, résistant à la corrosion, assez solide pour résister à la pression, alternative économique à la céramique de zircone pure et peut résister à des températures élevées sans dégradation. Les fabricants de joints de vanne le choisissent généralement en raison de sa résistance à la corrosion et de ses capacités de maintien de la pression. – toutes les qualités idéales pour les applications de joints de vannes.
Résistance aux chocs
l'alumine trempée à la zircone est très résistante à la corrosion et possède une résistance mécanique exceptionnelle, ce qui les rend adaptés aux applications nécessitant simultanément dureté et ténacité. En outre, ZTA permet de réaliser des économies par rapport aux céramiques à base de zircone pure.
La combinaison de l'alumine et de la zircone crée une céramique avec une résistance à la flexion plus élevée, ténacité à la rupture, et résistance à l'usure que l'alumine pure. Il peut résister à des charges et des impacts plus élevés et est souvent utilisé comme amélioration par rapport à l'alumine standard dans les conceptions nécessitant des fonctionnalités supplémentaires..
Le durcissement par transformation explique cette force accrue; dans des conditions de stress, les particules de zircone passent de leur forme tétragonale à monoclinique et se dilatent, comprimant les fissures dans une matrice d'alumine et conduisant ainsi à une résistance à la flexion supérieure à celle du YSZ (Figures 6c et d).
Résistance à la corrosion
La combinaison d'alumine et de zircone de la céramique ZTA offre une résistance à la corrosion supérieure à celle de la céramique pure. 99% matériaux d'alumine seuls, et a une dureté supérieure, ténacité à la rupture, résistance à la flexion, et propriétés de dureté que ses concurrents.
ZTA présente une résistance exceptionnelle à l’usure et à l’abrasion et une compatibilité chimique, ce qui le rend idéal pour les applications industrielles nécessitant une durabilité mécanique élevée. En outre, la combinaison de matériaux offre une excellente résistance aux chocs thermiques permettant des changements rapides de température sans fissure ni rupture.
Les particules de zircone ajoutées à une matrice d'alumine augmentent sa ténacité à la rupture grâce au durcissement par transformation, un effet provoqué par la contrainte des particules de zircone qui passent de structures cristallines tétragonales à monocliniques lorsqu'elles sont exposées à une contrainte de compression, produisant des contraintes de compression qui inhibent la propagation des fissures et augmentent considérablement sa ténacité à la rupture.
Résistance aux chocs thermiques
l'alumine trempée à la zircone est une céramique avancée qui combine l'alumine et la zircone. Pour créer ZTA, la zircone est introduite dans la matrice d'alumine principale avant le frittage pour une résistance accrue et une résistance aux chocs thermiques par rapport aux céramiques d'alumine traditionnelles; de plus, il présente une dureté plus élevée, résistance à la flexion, et densité que son homologue.
Le mécanisme de renforcement du ZTA implique une transformation de phase induite par la contrainte, passant de structures cristallines de particules de zircone tétragonales à monocliniques., augmentant la ténacité à la rupture tout en le protégeant des chocs thermiques et de l'abrasion mécanique. l'alumine renforcée à la zircone est hautement biocompatible et ne se corrode pas rapidement, ce qui le rend idéal pour les joints de valve. En outre, sa haute résistance à la flexion lui permet de résister efficacement à la pression du corps.