Páratlan szívósság cirkónium-oxiddal edzett alumínium-oxiddal (ZTA) Kerámia
Cirkónium-oxid edzett alumínium-oxid (ZTA) a kerámiák páratlan szívóssággal büszkélkedhetnek. Kiváló kopásállósággal büszkélkedhetnek, kémiai tehetetlenség és alacsony súrlódás a mindennapi feladatok könnyed elvégzéséhez – nem beszélve a fémeknél nagyobb keménységről és merevségről.
A ZTA metastabil tetragonális cirkónium-oxid polikristályos agglomerátumokat tartalmaz egy alumínium-oxid mátrixban, amelyek stressz hatására feszültség hatására monoklin formává alakulnak át., így eloszlatja a nyírófeszültséget és megállítja a repedések terjedését, közismert nevén transzformációs keményítés.
Korrózióálló
A ZTA kiváló vegyszerállóságot biztosít a tiszta alumínium-oxidhoz képest, és lebomlás nélkül ellenáll a szélsőséges hőmérsékleteknek is, így ideális anyagválasztás ipari alkalmazásokhoz zord környezetben és körülmények között.
A ZTA szívósságát cirkónium-oxid részecskék fokozzák, amelyek szétoszlatják és elnyelik az energiát, segít megelőzni a repedést. Ha ittrium-oxiddal adalékolják, a cirkónium-oxid metastabil tetragonális fázisból monoklin fázisba változik feszültség alatt, hogy nyomófeszültségeket hozzon létre, amelyek növelik a törési szívósságot.
A cirkónium-oxid alapú kerámiák, mint például a ZTA, alumínium-oxid részecskéket tartalmaznak, hogy ellenálljanak a hősokknak. Ez lehetővé teszi, hogy ellenáll a gyors hőmérséklet-változásoknak repedés vagy meghibásodás nélkül olyan nagy teljesítményű alkalmazásoknál, mint a köszörülés és a vágás; alacsony lineáris és torziós tágulása kiemelkedő teherbíró képességet és teljesítményt biztosít. A ZTA büszkélkedhet 2-3 -szer erősebb szakítószilárdság a tiszta alumínium-oxidhoz képest, miközben alacsony lineáris/torziós tágulási együtthatóval rendelkezik a kivételes teherbíró képesség és teljesítmény érdekében.
Magas merevség
A ZTA egyesíti az alumínium-oxid szilárdságát és tartósságát a cirkónium-oxid keményítéssel, így kivételes anyag az igényes alkalmazásokhoz. Ez a kombináció páratlan erőt kínál, törési szívósság, rugalmassági és keménységi tulajdonságok egy csomagban.
Claussen felfedezte 1976 hogy stabilizálatlan cirkónium-oxid hozzáadása az alumínium-oxidhoz jelentősen növeli annak törési szívósságát, a mátrixában diszpergált finom tetragonális csapadékok tetragonális-monoklin átalakulása miatt. Az ilyen metastabil csapadékot visszatartják attól, hogy megváltozzanak mindaddig, amíg egy közeledő repedésfront vagy más forrás megszabadítja a kényszerüket., például úgy, hogy elolvad.
Melegen sajtolt 10 mol%-os ittrium-stabilizált cirkónia (10YSZ), -ból származó részecskékkel vagy vérlemezkékkel megerősítve 0 30 tömeg% alumínium-oxid tartalomig szigorú szilárdságnak vetettük alá, törési szívósság és lassú repedésnövekedési tesztek 1000 C-on levegőn. Az eredmények azt mutatták, hogy ezzel az összetételtartalommal a vérlemezke kompozitok maximális hajlítószilárdsága és törési szilárdsága érhető el..
Nagy szakítószilárdság
A cirkónium-oxid kerámiák az erő rendkívüli kombinációját kínálják, rugalmasság, és sokoldalúság, amely messze felülmúlja a hagyományos műszaki kerámiát. Az olyan cirkónium-oxid-készítmények, mint a ZTA, megoldásokat kínálnak napjaink legnehezebb alkalmazásaira, kezdve a zord környezetben elviselhető repülőgép-alkatrészektől a hosszú élettartamra tervezett új generációs orvosbiológiai implantátumokig. – megbízható megoldásokat kínál napjaink legsürgetőbb igényeire.
A ZTA kiváló hajlítószilárdsága révén kiemelkedik más anyagok közül, törésállósága és repedésterjedési ellenállása metastabil tetragonális fázisának köszönhetően. Ez az átalakulás monoklin cirkóniává alacsony hőmérsékleten összenyomja a zónát a repedésfront előtt, hogy megállítsa a további növekedést.
Ittria részlegesen stabilizált cirkónium-oxid (Y-TZP) és cériummal részlegesen stabilizált cirkónium-oxid (Mi-TZP) a ZTA-hoz hasonló kivételes szilárdsági jellemzőket mutatnak a tetragonális fázis megtartása miatt az ittrium vagy cérium alacsonyabb hőmérsékleten való tartása révén, lehetővé teszi az átalakulást egy kezelhetőbb hőmérséklet-tartományban, és kevesebb felületi sérülést mutat a ciklikus terhelési tesztek során, mint az alumínium-oxid társai.
Alacsony súrlódás
A cirkónium-oxid az egyik legkeményebb mérnöki kerámia, és alacsony súrlódási tulajdonságai növelik a kopásállóságot, miközben csökkentik a kenési követelményeket.
A ZTA kerámiák timföldet tartalmaznak a maximális szívósság érdekében. Ez lehetővé teszi, hogy az alumínium-oxid mátrixban lévő metastabil ittrium-stabilizált tetragonális cirkónium-oxid részecskék változatlanok maradjanak, átszőtt szemcsehálózatnak köszönhetően kristályosodik.
Az ellenőrzött összetétel és feldolgozási körülmények biztosítják, hogy a szinterezési hőmérsékletről történő lehűlés során ne következzen be spontán tetragonális-monoklin átalakulás, hozzájárul a többszörös ütközési képességhez a törési szívósság tesztelésében. Továbbá, A kis szemcseméretű alumínium-oxid-cirkónium-oxid kompozitok nagy homogenitása alacsonyabb repedési energiát eredményez, ami viszont rövidebb repedéshosszt jelent a gyémánt benyomódási tesztek során.
Magas hőtágulás
Az alumínium-oxid mátrix kötőereje lehetővé teszi, hogy megakadályozza, hogy a tetragonális cirkónium-oxid részecskék lehűléskor monoklin cirkóniává alakuljanak át., így készítve 10 anyajegy % ittrium-stabilizált cirkónium-alumínium-oxid kompozitok stabilak és repedésmentesek.
Cérium hozzáadása a cirkóniához lehetővé teszi annak részleges stabilizálását (Mi-TZP). A Ce-TZP szobahőmérsékleten tartja tetragonális fázisát, és jelentősen növeli a szívósságot, törési szívósság és hajlítószilárdság a hagyományos fogászati kerámia anyagokhoz képest.
Ce-TZP-t tartalmazó cirkónium-oxid edzett alumínium-oxid kompozitok, ittrium-stabilizált cirkónia (Y-TZP), vagy magnéziával stabilizált cirkónia (Mg-PSZ) kivételes szívósságot mutat, amely felülmúlja az alumínium-oxidét és a monolit cirkónium-oxidét, így a ZTA tökéletes jelölt az olyan igényes alkalmazásokhoz, mint az orvosi implantátumok, repülőgép-alkatrészek és ipari gépek. A ZTA számos vegyszerálló tulajdonsággal is büszkélkedhet, amelyek megvédik a savaktól, sóoldatok, olvadt sók lúgok, valamint magas hőmérséklet.