Résistance inégalée grâce à l'alumine renforcée à la zircone (ZTA) Céramique
Alumine trempée à la zircone (ZTA) les céramiques offrent une résistance inégalée. Ils offrent une résistance supérieure à l’usure, inertie chimique et faible friction pour une performance sans effort dans les tâches quotidiennes – sans parler d'une dureté et d'une rigidité plus élevées que les métaux.
ZTA implique des agglomérats de polycristaux de zircone tétragonaux métastables dans une matrice d'alumine qui subissent une transformation de phase induite par la contrainte en une forme monoclinique sous contrainte, dispersant ainsi les contraintes de cisaillement et arrêtant la propagation des fissures, communément appelé durcissement par transformation.
Résistant à la corrosion
Le ZTA offre une résistance chimique supérieure à celle de l'alumine pure et peut résister à des températures extrêmes sans dégradation, ce qui en fait le choix de matériau idéal pour les applications industrielles dans des environnements et des conditions difficiles.
La ténacité du ZTA est renforcée par des particules de zircone qui dispersent et absorbent l'énergie, aidant à prévenir les fissures. Lorsqu'il est dopé à l'oxyde d'yttrium, la zircone passe de la phase tétragonale métastable à la phase monoclinique pendant la contrainte pour créer des contraintes de compression qui augmentent la ténacité à la rupture.
Les céramiques à base de zircone telles que le ZTA contiennent des particules d'alumine pour résister aux chocs thermiques. Cela lui permet de résister à des changements rapides de température sans fissure ni défaillance dans les applications hautes performances telles que le meulage et le découpage.; sa faible expansion linéaire et en torsion offre des capacités de charge et des performances exceptionnelles. ZTA se vante 2-3 résistance à la traction fois plus élevée que l'alumine pure tout en ayant de faibles coefficients de dilatation linéaire/torsionnelle pour des capacités de charge et des performances exceptionnelles.
Haute rigidité
ZTA combine la résistance et la durabilité de l'alumine avec le durcissement de la zircone pour un matériau exceptionnel pour les applications exigeantes. Cette combinaison offre une solidité inégalée, ténacité à la rupture, propriétés d'élasticité et de dureté dans un seul emballage.
Claussen découvert à 1976 que l'ajout de zircone non stabilisée à l'alumine augmente considérablement sa ténacité à la rupture, en raison de la transformation tétragonale-monoclinique de fins précipités tétragonaux dispersés dans sa matrice. De tels précipités métastables ne peuvent pas changer jusqu'à ce qu'ils soient libérés par l'approche d'un front de fissure ou par une autre source de soulagement de leur contrainte., comme en fondant.
Zircone stabilisée à l'yttria à 10 mol % pressée à chaud (10YSZ), renforcé avec des particules ou des plaquettes contenant de 0 jusqu'à 30 % en poids d'alumine ont été soumis à une résistance rigoureuse, tests de ténacité à la rupture et de propagation lente des fissures à 1 000 °C dans l'air. Les résultats ont démontré que la résistance à la flexion et la ténacité maximales pour les composites plaquettaires ont été atteintes avec ce contenu de composition..
Haute résistance à la traction
La céramique de zircone offre une combinaison extraordinaire de résistance, résilience, et une polyvalence qui surpasse de loin la céramique technique traditionnelle. Les formulations de zircone comme ZTA offrent des solutions pour les applications les plus difficiles d'aujourd'hui, allant des composants aérospatiaux résistant aux environnements difficiles aux implants biomédicaux de nouvelle génération conçus pour la longévité. – fournir des solutions fiables pour les besoins les plus urgents d’aujourd’hui.
Le ZTA se distingue des autres matériaux par sa résistance supérieure à la flexion, ténacité à la rupture et résistance à la propagation des fissures grâce à sa phase tétragonale métastable. Cette transformation en zircone monoclinique à basse température comprime la zone située en avant d'un front de fissure pour arrêter la croissance ultérieure..
Zircone partiellement stabilisée à l'yttria (Y-TZP) et zircone partiellement stabilisée au cérium (Quoi-TZP) présentent des caractéristiques de ténacité exceptionnelles similaires à celles du ZTA en raison de la rétention de la phase tétragonale en maintenant l'yttria ou le cérium à des températures plus basses, permettant la transformation dans une plage de température plus gérable et montrant moins de dommages de surface lors des tests de chargement cyclique que ses homologues en alumine.
Faible frottement
La zircone est l'une des céramiques techniques les plus dures disponibles et ses propriétés de faible friction contribuent à augmenter la résistance à l'usure tout en réduisant les besoins en lubrification..
Les céramiques ZTA contiennent de l'alumine pour une ténacité maximale. Cela permet aux particules de zircone tétragonales métastables et stabilisées par l'yttria de rester inchangées dans une matrice d'alumine., restant cristallisé grâce à un réseau de grains entrelacés.
La composition et les conditions de traitement contrôlées garantissent qu'une transformation spontanée tétragonale à monoclinique ne se produit pas lors du refroidissement par rapport à la température de frittage., contribuant à la capacité multi-impacts dans les tests de ténacité à la rupture. En outre, la grande homogénéité des composites alumine-zircone avec de petites tailles de grains entraîne une énergie de fissure plus faible, ce qui se traduit par des longueurs de fissures plus courtes lors des tests d'indentation du diamant.
Dilatation thermique élevée
La force de liaison de la matrice d'alumine lui permet d'empêcher les particules de zircone tétragonales de se transformer en zircone monoclinique lors du refroidissement., faisant ainsi 10 taupe % composites zircone-alumine stabilisés à l'yttria, stables et sans fissures.
L'ajout de cérium à la zircone permet de la stabiliser partiellement (Quoi-TZP). Le Ce-TZP conserve sa phase tétragonale à température ambiante et augmente considérablement la ténacité, ténacité à la rupture et résistance à la flexion par rapport aux matériaux céramiques dentaires traditionnels.
Composites d'alumine renforcée en zircone incorporant du Ce-TZP, zircone stabilisée à l'yttria (Y-TZP), ou zircone stabilisée à la magnésie (Mg-PSZ) présentent une ténacité exceptionnelle qui surpasse celle de l'alumine et de la zircone monolithique, faisant de ZTA le candidat idéal pour des applications exigeantes telles que les implants médicaux, composants aérospatiaux et machines industrielles. Le ZTA possède également de nombreuses propriétés de résistance chimique qui le protègent contre les acides., solutions salines, sels fondus, alcalis ainsi que températures élevées.