Alúmina endurecida con circonio

Zirconia alúmina endurecida (ZTA) é un material cerámico avanzado moi utilizado nos selos de válvulas, buxos, compoñentes da bomba e ferramentas de corte pola súa resistencia e estabilidade química – como demostra a súa capacidade para soportar cargas pesadas sen unha degradación significativa.

ZTA posúe unha impresionante resistencia ao choque térmico e pode soportar cambios bruscos nos cambios de temperatura, así como os rápidos cambios de temperatura. Continúa lendo para saber máis sobre as súas propiedades mecánicas!

Dureza

O circonio engadido a unha matriz de alúmina aumenta a súa dureza, tenacidade á fractura e resistencia á flexión ao tempo que aumenta a resistencia ao desgaste e á erosión. O mecanismo normalmente implicado é a transformación de fase seguida da formación de microgrietas, pero tamén pode implicar teorías da teoría do estrés segundo corresponda..

Os precipitados de circonio tetragonal metaestable que forman unha dispersión fina dentro dunha matriz de alúmina poden sufrir transformación espontánea en formas monoclínicas cando a súa restrición se elimina durante a propagación da greta., proporcionando enerxía contra os campos de tensión que impulsan a propagación da greta.

A cerámica ZTA ten unha dureza e resistencia á fractura superiores en comparación con outras cerámicas de enxeñería a base de óxidos, así como o dobre da resistencia á fatiga cíclica de Y-TZP. Como tal, as súas propiedades fano axeitado para aplicacións que requiren unha resistencia extrema ao desgaste, inercia química e baixa fricción, así como alta resistencia e rixidez.

Resistencia á flexión

A cerámica ZTA pódese facer modificando a proporción de circonio estabilizado con itria (Y-TZP) dentro dunha matriz de alúmina mediante prensa isostática en quente, para optimizar as combinacións de dureza-resistencia á fractura-resistencia á flexión que dan como resultado unha resistencia á fatiga cíclica incomparable que supera as cerámicas técnicas máis avanzadas..

Y-TZP metaestable nunha matriz de alúmina dá lugar á formación de aglomerados de fase de transformación tetragonal-monoclínica que aumentan a tenacidade á fractura mediante o endurecemento da transformación de fase. (Clausen 1976). Preferentemente cruzando fendas, estes aglomerados de transición comprimirán a zona por diante da fronte da greta e reducirán a súa progresión, en última instancia, aumentando a tenacidade á fractura.

Esta estrutura de material levou á creación de compostos de alúmina e circonio como BIOLOX Delta, utilízase amplamente para reemplazos totais de cadeira e outros compoñentes ortopédicos de carga. Este biomaterial cerámico presenta unha excelente resistencia ao desgaste, inercia química a temperatura ambiente, resistencia ao choque térmico e excelente inercia química a todas as temperaturas.

Resistencia á corrosión

Químicamente inerte e resistente ás altas temperaturas e ao desgaste, proporciona un rendemento superior en comparación con 99 cerámica de alúmina e tamén é máis rendible.

O zirconio tamén ten unha impresionante resistencia á tracción, propiedades de flexión e elasticidade e biocompatibilidade – o que o fai ideal para usos médicos como substitucións de cadeira. Debido ao endurecemento da transformación en condicións de estrés, As partículas de circonio pasan de forma tetragonal metaestable a forma monoclínica, axudando a pechar as fendas de forma máis eficiente ao tempo que aumenta a dureza da fractura.

CeramTec (Biolox Delta) comercializa un composto de alúmina-zirconio onde o zirconio non estabilizado permanece en fase tetragonal para xestionar esta transformación e proporcionar un despunte da punta da fisura e unha desviación da fisura., mellorando a dureza da matriz de alúmina. O contido de circonio do material pódese modificar mediante técnicas de preparación e densificación de po.

Resistencia ao choque térmico

O circonio engadido a unha matriz de alúmina primaria durante a sinterización pode mellorar significativamente a súa resistencia e tenacidade., creando o que se coñece como ZTA (Alúmina endurecida con circonio), superando a cerámica de alúmina normal tanto en aplicacións mecánicas como de desgaste.

A alúmina endurecida con circonio é coñecida polas súas propiedades excepcionais, como a alta dureza en quente e resistencia ao arrebato., inercia química a temperatura ambiente, baixas taxas de expansión térmica e excelente resistencia ao choque térmico – propiedades ideais para fresar compoñentes así como pezas de desgaste que requiren mecanismos de refrixeración.

CeramTec comercializa un ZTA chamado Biolox delta que presenta unha matriz de alúmina con partículas Y-TZP dispersas (17 % peso/peso) e plaquetas de aluminato de estroncio (0.5 % peso/peso), proporcionando unha combinación eficaz de mecanismos de transformación de fase tetragonal a monoclínica e mecanismos de deflexión de fisuras para proporcionar unha dureza mellorada, o que o fai ideal para os procedementos primarios de THA en superficies femorales.

Illamento Eléctrico

A alúmina endurecida con circonio pode soportar o choque térmico sen rachar ou romperse baixo cambios bruscos de temperatura, grazas ás partículas de alúmina dispersas dispersas dentro da súa matriz que absorben a enerxía térmica e xeran esforzos de compresión que evitan fracturas..

A cerámica de alúmina e circonio é máis densa que a súa contraparte de circonio puro, o que o fai ideal para aplicacións de illamento eléctrico. Ademais, a súa menor expansión térmica que o zirconio faino apto para pezas que requiren arrefriamento.

O endurecemento por transformación dos compostos de alúmina e circonio ofrece vantaxes adicionais; aquí, Os grans de circonio nunha matriz de alúmina pasan por unha fase metaestable na que os seus grans pasan de estruturas tetragonais a monoclínicas., diminuíndo así a fisuración inducida pola tensión aumentando a resistencia á abrasión e ao impacto. O zirconio endurecido con alúmina normalmente ocorre por reacción pirofórica que inclúe o circonio.(IV) óxido octahidratado, Nitrato de aluminio Nanohidrato Trietilamina e HNO3(Ácido Nítrico); o aumento do tamaño das partículas axuda aínda máis á dispersión dos grans de circonio metaestables.