קשיחות ללא תחרות עם אלומינה קשוחה של זירקוניה (ZTA) קֵרָמִיקָה
Zirconia Toughened Alumina (ZTA) קרמיקה מתהדרת בקשיחות שאין שני לה. הם מתהדרים בעמידות בלאי מעולה, אינרטיות כימית וחיכוך נמוך לביצועים ללא מאמץ במשימות יומיומיות – שלא לדבר על קשיות ונוקשות גבוהות יותר ממתכות.
ZTA כולל אגרגטים טטראגונליים פולי-גבישיים זירקוניה מט-יציבים במטריצת אלומינה העוברים טרנספורמציה של פאזה הנגרמת על ידי מתח לצורה מונוקלינית תחת לחץ, ובכך לפזר מתח גזירה ולעצור את התפשטות הסדקים, המכונה בדרך כלל הקשחת טרנספורמציה.
עמיד בפני קורוזיה
ZTA מציע עמידות כימית מעולה בהשוואה לאלומינה טהורה ויכול לעמוד בטמפרטורות קיצוניות ללא השפלה, מה שהופך אותו לבחירת החומר האידיאלית עבור יישומים תעשייתיים בסביבות ותנאים קשים.
הקשיחות של ZTA מוגברת על ידי חלקיקי זירקוניה שמתפזרים וסופגים אנרגיה, עוזר למנוע סדקים. כאשר מסוממים בתחמוצת איטריום, זירקוניה משתנה משלב טטראגונל מט-יציב לשלב מונוקליני במהלך לחץ ליצירת מתחי לחיצה המגבירים את קשיחות השבר.
קרמיקה על בסיס זירקוניה כמו ZTA מכילה חלקיקי אלומינה לעמידה בפני זעזועים תרמיים. זה מאפשר לו לעמוד בשינויי טמפרטורה מהירים ללא פיצוח או כשל ביישומים בעלי ביצועים גבוהים כמו שחיקה וחיתוך; ההתפשטות הליניארית והפיתול הנמוכה שלו מספקת יכולות נשיאת עומס ויכולות ביצועים יוצאות דופן. ZTA מתגאה 2-3 חוזק מתיחה חזק פי כמה בהשוואה לאלומינה טהורה תוך בעל מקדמי התפשטות ליניאריים/פיתולים נמוכים ליכולות נשיאת עומס יוצאות דופן ויכולות ביצועים.
קשיחות גבוהה
ZTA משלב את החוזק והעמידות של אלומינה עם התקשות זירקוניה לחומר יוצא דופן ליישומים תובעניים. שילוב זה מציע חוזק שאין שני לו, קשיחות שבר, תכונות גמישות וקשיות באריזה אחת.
קלאוסן גילה ב 1976 שהוספת זירקוניה לא מיוצבת לאלומינה מגבירה משמעותית את קשיחות השבר שלה, עקב הטרנספורמציה טטראגונלית-מונוקלינית של משקעים טטראגונליים עדינים המפוזרים בתוך המטריצה שלו. משקעים מט-יציבים כאלה נמנעים משינוי עד לשחרור על ידי חזית סדק מתקרבת או מקור אחר של הקלה מהאילוצים שלהם, כגון על ידי התכה.
זירקוניה מיוצבת איטריה בכבישה חמה 10מול% (10YSZ), מחוזק עם חלקיקים או טסיות המכילות מ 0 תכולת אלומינה של 30% משקל היו נתונים לחוזק קפדני, בדיקות קשיחות שבר וצמיחת סדקים איטית ב-1000C באוויר. התוצאות הוכיחו כי חוזק כיפוף מקסימלי וקשיחות שבר עבור חומרים מרוכבים טסיות הושגו עם תוכן הרכב זה.
חוזק מתיחה גבוה
קרמיקת זירקוניה מציעה שילוב יוצא דופן של חוזק, כּוֹשֵׁר הִתאוֹשְׁשׁוּת, ורבגוניות שעולה בהרבה על קרמיקה טכנית מסורתית. תכשירי זירקוניה כמו ZTA מספקים פתרונות ליישומים הקשים ביותר של ימינו, החל ממרכיבי תעופה וחלל הסובלים מסביבות קשות ועד שתלים ביו-רפואיים מהדור הבא המיועדים לאריכות ימים. – מתן פתרונות אמינים לצרכים הדחופים ביותר של היום.
ZTA בולט בין שאר החומרים הודות לחוזק הכיפוף המעולה שלו, קשיחות שבר ועמידות בפני התפשטות הסדקים בשל השלב הטטרגונלי המטסטי שלו. טרנספורמציה זו לזירקוניה מונוקלינית בטמפרטורה נמוכה דוחסת את האזור לפני חזית סדק כדי לעצור צמיחה נוספת.
איטריה זירקוניה מיוצבת חלקית (Y-TZP) ו-Cerium Partally Stabilized Zirconia (מה-TZP) מציגים מאפייני קשיחות יוצאי דופן הדומים ל-ZTA עקב שימור השלב הטטרגונלי על ידי שמירה על איטריה או צריום בטמפרטורות נמוכות יותר, המאפשר טרנספורמציה בטווח טמפרטורות ניתן לניהול ומראה פחות נזק פני השטח במהלך בדיקות העמסה מחזוריות מאשר עמיתים אלומינה.
חיכוך נמוך
זירקוניה היא אחת מהקרמיקות ההנדסיות הקשות ביותר שקיימות ותכונות החיכוך הנמוכות שלה עוזרות להגביר את עמידות הבלאי תוך הפחתת דרישות הסיכה.
קרמיקת ZTA מכילה אלומינה לקשיחות מרבית. זה מאפשר לחלקיקי זירקוניה טטראגונליים מיוצבי איטריה במטריצת אלומינה להישאר ללא שינוי, נותרו מגובשים בזכות רשת שזורה של גרגרים.
הרכב ותנאי עיבוד מבוקרים מבטיחים שהטרנספורמציה ספונטנית טטראגונלית-למונוקלינית לא תתרחש עם קירור מטמפרטורת הסינטר, תורם ליכולת ריבוי מכות בבדיקת קשיחות שבר. יֶתֶר עַל כֵּן, הומוגניות גבוהה בחומרים מרוכבים של אלומינה-זירקוניה עם גדלי גרגירים קטנים מביאה לאנרגיית סדק נמוכה יותר, אשר בתורה מתורגמת לאורכי סדק קצרים יותר במהלך בדיקות שקע יהלום.
התרחבות תרמית גבוהה
כוח הקישור של מטריצת האלומינה מאפשר לה למנוע מחלקיקי הזירקוניה הטטראגונליים לעבור לזירקוניה מונוקלינית עם הקירור, ובכך עושה 10 חֲפַרפֶּרֶת % חומרים מרוכבים של זירקוניה-אלומינה מיוצבים באיטריה יציבים וללא סדקים.
תוספת של cerium לזירקוניה מאפשרת ייצוב חלקי (מה-TZP). Ce-TZP שומר על השלב הטרגונלי שלו בטמפרטורת החדר ומגביר משמעותית את הקשיחות, קשיחות שבר וחוזק כיפוף בהשוואה לחומרים קרמיים דנטליים מסורתיים.
Zirconia Toughened Alumina מרוכבים המשלבים Ce-TZP, זירקוניה מיוצבת איטריה (Y-TZP), או זירקוניה מיוצבת מגנזיה (Mg-PSZ) להפגין קשיחות יוצאת דופן העולה על זו של אלומינה וזירקוניה מונוליטית, מה שהופך את ZTA למועמד המושלם עבור יישומים תובעניים כמו שתלים רפואיים, רכיבי תעופה וחלל ומכונות תעשייתיות. ZTA מתגאה גם בתכונות עמידות כימיות רבות המגנות עליו מפני חומצות, תמיסות מלח, אלקליות מלחים מותכים כמו גם טמפרטורות גבוהות.