A alúmina endurecida con circonio demostrou as súas propiedades mecánicas superiores en comparación coa circonia monolítica., incluíndo a tenacidade á fractura e a resistencia á flexión. A estabilidade de ZTA deriva da súa fase de matriz que protexe e restrinxe a transformación dos grans de circonio tetragonais, axudándoo a soportar a degradación en condicións hidrotermales in vivo.
Resistencia á flexión
Engadindo circonio á cerámica de alúmina, créase alúmina endurecida con circonio. Este material presenta unha resistencia á flexión superior e unha durabilidade mecánica en situacións que o requiren, e tamén resiste a corrosión química así como a exposición a fluídos corporais.
A alúmina endurecida con circonio pode soportar rápidas flutuacións de temperatura debido ás súas partículas de zirconio dispersas dentro dunha matriz de alúmina que absorbe enerxía térmica e crea tensións de compresión para evitar a fisuración., facéndoo axeitado para o seu uso en diversas aplicacións industriais, como compoñentes de fornos e motores de turbina de vapor.
Esta cerámica composta combina as impresionantes calidades da alúmina e do zirconio para ofrecer unha resistencia extra e resistencia ao choque térmico., cunha dureza superior, resistencia á flexión, tenacidade á fractura e resistencia ao desgaste que superan 99% alúmina pura en termos de dureza, tenacidade e resistencia ao desgaste.
Tenacidade á fractura
A zirconia mellora a tenacidade á fractura da cerámica de alúmina mediante o endurecemento por transformación. Cando golpea, o zirconio metaestable estabilizado con itrio transfórmase en estruturas cristalinas monoclínicas que producen tensión de compresión que impide a propagación da fisura.
A alúmina endurecida con circonio é un material ideal para crear ferramentas de corte debido á súa dureza, estabilidade térmica e resistencia á fricción. Ademais, as súas propiedades mecánicas superiores contribúen significativamente á súa durabilidade e fiabilidade.
ZTA producido mediante gelcasting ten unha combinación excepcional de resistencia á flexión, tenacidade á fractura, biocompatibilidade e resistencia á calor/corrosión que o fan axeitado para a cirurxía de reemplazo de cadeira. A través dos procesos de xelcasting, tamén é posible adaptar os seus parámetros de dureza-resistencia á fractura-resistencia á flexión cambiando os niveis de carga de sólidos da suspensión., espesor do molde ou parámetros de temperatura de sinterización para maximizar os resultados.
Curvas de tensión-deformación
O material de alúmina endurecido con circonio ten unha resistencia e resistencia ao desgaste superiores, así como unha excepcional rixidez para soportar cargas pesadas sen deformarse por presión. Ademais, posúe unha excelente resistencia ao choque térmico que lle permite tolerar variacións bruscas de temperatura sen sufrir degradación..
O contido de zirconio por encima dun certo límite aumenta a degradación do envellecemento a través de microgrietas creadas durante o arrefriamento despois da sinterización que actúan como vías preferentes para a penetración da auga no material cerámico., provocando que se formen microfisuras durante o arrefriamento que actúan como vías preferentes para a súa entrada e estenderse nel.. Ao revés, cando por debaixo deste limiar, as partículas de circonio sofren unha transformación inducida polo estrés de fase tetragonal a fase monoclínica, o que reduce a degradación do envellecemento..
Resistencia á tracción
A alúmina endurecida con circonio é un material duro e duradeiro con excelentes propiedades de resistencia ao desgaste e estabilidade térmica., facéndoo axeitado para compoñentes que requiren arrefriamento. Ademais, superficies térmicamente estables como esta proporcionan control térmico, así como resistencia á fricción, converténdoas na elección do material ideal..
Baixo estrés, ZTA sofre unha transformación de fase de tetragonal a monoclínica que impide a propagación da greta e aumenta a tenacidade á fractura., pero algúns estudos indican que o aumento do zirconio non estabilizado conduce a unha redución da resistencia á tracción.
A cerámica ZTA normalmente contén 10%-20% circonio, o que permite adaptalo especificamente a cada aplicación. ZTA é biocompatible, resistente á temperatura, resistente á corrosión, o suficientemente resistente como para soportar a presión, alternativa rendible á cerámica de circonio puro e pode soportar altas temperaturas sen degradarse. Os fabricantes de selos de válvulas elíxeno habitualmente debido á súa resistencia á corrosión e á súa capacidade de retención de presión – todas as calidades ideais para aplicacións de selado de válvulas.
Resistencia ao impacto
A alúmina endurecida con circonio é altamente resistente á corrosión e posúe unha resistencia mecánica excepcional, facéndoos axeitados para aplicacións que requiren dureza e tenacidade simultáneamente. Ademais, ZTA ofrece un aforro de custos sobre a cerámica de circonio puro.
A combinación de alúmina e circonio crea unha cerámica con maior resistencia á flexión, tenacidade á fractura, e resistencia ao desgaste que a alúmina pura. Pode soportar cargas e impactos máis elevados e úsase a miúdo como unha actualización sobre a alúmina estándar en deseños que requiren funcións adicionais..
O endurecemento da transformación explica este aumento da forza; en condicións de estrés, As partículas de circonio pasan da súa forma tetragonal a monoclínica e se expanden, comprimindo gretas nunha matriz de alúmina e, polo tanto, leva a unha maior resistencia á flexión que a YSZ (Figuras 6c e d).
Resistencia á corrosión
A combinación de alúmina e circonio da cerámica ZTA proporciona unha resistencia á corrosión superior en comparación coa pura 99% só materiais de alúmina, e ten unha dureza superior, tenacidade á fractura, resistencia á flexión, e propiedades de dureza que os seus competidores.
ZTA presenta unha excelente resistencia ao desgaste e á abrasión e compatibilidade química, polo que é ideal para aplicacións industriais que requiren unha alta durabilidade mecánica. Ademais, a combinación de materiais posúe unha excelente resistencia ao choque térmico que permite cambios rápidos de temperatura sen rachar nin romper.
As partículas de circonio engadidas a unha matriz de alúmina aumentan a súa tenacidade á fractura mediante o endurecemento por transformación, un efecto causado pola tensión de partículas de circonio que cambian de estruturas cristalinas tetragonais a monoclínicas cando se exponen a tensións de compresión., producindo esforzos de compresión que inhiben a propagación da greta e aumentan significativamente a súa tenacidade á fractura.
Resistencia ao choque térmico
A alúmina endurecida con circonio é unha cerámica avanzada que combina alúmina e circonio. Para crear ZTA, O zirconio introdúcese na matriz principal de alúmina antes da sinterización para unha maior resistencia e resistencia ao choque térmico sobre as cerámicas tradicionais de alúmina.; ademais posúe maior dureza, resistencia á flexión, e densidade que a súa contraparte.
O mecanismo de endurecemento ZTA implica a transformación de fase inducida polo estrés de estruturas cristalinas de partículas de circonio tetragonais a monoclínicas., aumentando a tenacidade á fractura ao tempo que a protexe do choque térmico e da abrasión mecánica. A alúmina endurecida con circonio é altamente biocompatible e non se corroe rapidamente, polo que é ideal para selados de válvulas. Ademais, a súa alta resistencia á flexión permítelle soportar a presión corporal de forma eficaz.