Resistencia avanzada para aplicacións industriais

Alúmina endurecida con circonio (ZTA) Os compoñentes cerámicos combinan a dureza e resistencia da alúmina coa resistencia á fractura superior do zirconio para ofrecer rendemento e lonxevidade para aplicacións industriais..

A transformación inducida polo estrés de finas partículas de circonio tetragonal incrustadas nunha matriz de alúmina conduce a materiais ZTA cunha resistencia e tenacidade superiores., adecuado para o seu uso en diversos ambientes duros.

Dureza

Os materiais ZTA combinan a dureza da alúmina coa dureza do zirconio para unha resistencia incomparable ao desgaste e á abrasión.. Este efecto faise posible grazas ao endurecemento da transformación inducido polo estrés: cando está estresado, As partículas de circonio pasan da súa fase tetragonal metaestable a unha forma monoclínica estable; A expansión de volume causada por este cambio estrutural axuda a pechar calquera fenda dentro dunha matriz de alúmina e aumenta significativamente a dureza..

ZTA contén plaquetas de circonio que se nuclean nunha matriz de alúmina durante a sinterización, mellorando a tenacidade e resistencia á fractura mentres aumenta a tenacidade á fractura, creando un material con maior resistencia á flexión que Y-TZP e ata o dobre da súa resistencia á fatiga cíclica. Esta combinación de dureza da alúmina combinada coa resistencia do zirconio fai que ZTA sexa unha excelente opción de material para aplicacións industriais que requiren resistencia ao dano..

Durabilidade

Alúmina endurecida con circonio (ZTA) posúe unhas excelentes resistencias á flexión e á compresión, cunha baixa expansión térmica equivalente á da alúmina e excelentes propiedades de resistencia ao desgaste.

A alúmina endurecida con circonio créase agregando grans de circonio tetragonais mediante transformación inducida por estrés a unha matriz de alúmina dura, encaixándoos na súa estrutura ao tempo que restrinxe a súa transformación ás áreas locais en lugar de estenderse por todas partes.

Este mecanismo fai que os compostos de alúmina e circonio sexan moito máis duradeiros que o circonio monolítico debido á súa resistencia á absorción de auga mediante a quimisorción.; A zirconia monolítica pode absorber moléculas de auga polares que conducen a unha degradación a baixa temperatura e, finalmente, a descomposición despois dun uso prolongado..

ZTA, por outra banda, está deseñado específicamente para facilitar esta transformación de tetragonal a monoclínica mediante características estruturais e aditivos químicos.. CeramTec comercializa Biolox Delta ZTA como exemplo; esta formulación contén aluminato de itria e estroncio para facilitar os mecanismos de endurecemento dentro da súa fase de circonio e, en consecuencia, ten menos risco de degradación a baixa temperatura mentres soporta ambientes de alta temperatura..

Resistencia á corrosión

As cerámicas ZTA ofrecen unha resistencia á corrosión superior ás súas contrapartes de alúmina e, polo tanto, poden usarse en equipos suxeitos a ambientes duros.. Ademais, ZTA pode soportar temperaturas máis altas ao tempo que ofrece unha maior estabilidade química.

Garvie et al (1975) demostrou esa suma 10-20% o zirconio non estabilizado pode mellorar moito a dureza en comparación coa alúmina, mediante endurecemento de transformación. Este proceso ocorre cando os precipitados metaestables tetragonais finamente dispersos se transforman en zirconio monoclínico baixo tensión que provoca unha expansión de volume que comprime as gretas e ralentiza ou detén a súa propagación..

Este mecanismo aseméllase ao dos esforzos inducidos pola deformación; con todo, para provocar cambios de fase o campo de tensión debe ser o suficientemente grande; para as fendas en mostras de ZTA esta enerxía provén de esforzos de flexión nos lugares de fractura.

Resistencia á calor

Zirconia Toughened Alumina posúe un punto de fusión excepcionalmente alto e resistencia á corrosión, converténdoo no material ideal para equipos frecuentemente expostos a altas temperaturas. Ademais, esta variante ten unha maior resistencia á fricción que a alúmina estándar, axudando a reducir o desgaste dos equipos expostos a maiores niveis de enerxía cinética.

A cerámica ZTA créase mediante a transformación inducida por estrés de partículas de circonio tetragonal nunha matriz de alúmina., creando esforzos de compresión no seu interior que impidan a propagación da greta, aumentando tanto a resistencia como a dureza ao tempo que proporciona resistencia ao choque térmico sen fracturas nin fisuras. Presentan unha excelente resistencia ao choque térmico; resistindo os cambios rápidos de temperatura sen fracturas nin fisuras baixo tensión.

A alúmina endurecida con circonio ten moitos usos en múltiples industrias debido ao seu amplo conxunto de propiedades. A enxeñería mecánica utilízao para compoñentes de bombas e selos; o procesamento de semicondutores utilízao debido á súa estabilidade térmica e resistencia; aeroespacial, as industrias automotrices e eléctricas utilízano como pezas de motor debido á súa resistencia á corrosión e aos produtos químicos agresivos.; incluso pode soportar altas resistencias á flexión para implantes dentais!