Ցիրկոնով խստացված կավահող՝ առաջադեմ կիրառությունների համար

ZTA-ն ալյումինա-ցիրկոնի կոմպոզիտային նյութ է, առանձնանում է գերազանց ուժով և ամրությամբ. Արտադրվում է ալյումինի մատրիցում ցիրկոնիայի նուրբ քառանկյուն մասնիկների սթրեսից առաջացած փոխակերպման միջոցով.

Ցիրկոնիայի կերամիկա ուշագրավ տեխնիկական նյութեր են, գերազանց կարծրությամբ պարծենալով, ջերմային կայունություն, մաշվածության դիմադրություն և գործառնական միջավայրեր, որտեղ շատ այլ կերամիկաներ չեն կարող գործել. Մետաղներն ու պլաստմասսաները պարզապես չեն կարող համեմատվել. Ավելին, Ցիրկոնիայի կերամիկաները նույնպես ցուցադրում են գործիքներ պատրաստելու ակնառու կարծրություն.

Ուժ

ZTA-ն առանձնանում է կերամիկական նյութերի մեջ իր բացառիկ ուժով և ամրությամբ, մաշվածության դիմադրություն, քիմիական իներտություն, ցածր շփման գործակից, բարձր կարծրություն/կոշտություն հարաբերակցությունը և ջերմային ընդարձակման համեմատաբար ցածր գործակիցը մյուսների մեծ մասի համեմատ – դարձնելով այն իդեալական նյութ այնպիսի ծրագրերի համար, ինչպիսիք են կտրող գործիքները. Ավելին, դրա կենսահամատեղելիությունը նաև ZTA-ն դարձնում է նյութի գրավիչ ընտրություն.

ZTA-ն սահմանվում է ցիրկոնի տետրագոնալ մասնիկների խիստ միատեսակ բաշխմամբ ալյումինի մատրիցում. Սա կատարվում է օգտագործելով բարդ խառնման մեթոդներ, ինչպիսիք են գնդիկավոր ֆրեզը և բարձր էներգիայի մաշվածության ֆրեզը; Միավորվելուց հետո փոշիները կարող են այնուհետև ձևավորվել իրենց նախատեսված բաղադրիչի մեջ չոր սեղմման միջոցով, իզոստատիկ սեղմում, ներարկման ձուլման կամ արտամղման տեխնիկա.

Ցիրկոնիան, որը ցրված է ալյումինե մատրիցով, բարելավում է կոտրվածքների ամրությունը՝ կլանելով և ցրելով ճաքի էներգիան, հայտնի է որպես փոխակերպման խստացում. Ցիրկոնիան նաև նպաստում է մաշվածության դիմադրությանը՝ առաջացնելով սեղմման լարումներ, որոնք կանխում են ճաքերի տարածումը – հայտնի է որպես ինքնասրել – ZTA-ն դարձնելով հիանալի նյութական ընտրություն անիվների հղկման համար.

Կոշտություն

Ցիրկոնով խստացված կավահող (ZTA) կերամիկան պարծենում է տպավորիչ ուժով և կոտրվածքի դիմացկունությամբ, դարձնելով դրանք կատարյալ մի շարք ծրագրերի և միջավայրերի օգտագործման համար. Այս ուշագրավ ճկունությունը գալիս է սթրեսից առաջացած նուրբ ֆազային փոխակերպումից, միատեսակ ցրված քառանկյուն ցիրկոնի մասնիկներ, որոնք ցրված են ալյումինի մատրիցով; սթրեսը հրահրում է փուլային փոխակերպումը՝ առաջացնելով ցիրկոնիում-կավահող միկրոճեղքերի ցանցեր, որոնք կլանում են ճաքերի տարածման էներգիան՝ արդյունավետորեն հետաձգելով դրանց տարածումը, միաժամանակ մեծացնելով կոտրվածքների դիմադրությունը։ (Կլաուզենը 1976).

ZTA-ն առանձնանում է ջերմային ցնցումների ակնառու դիմադրության շնորհիվ. Տետրագոնալ-մոնոկլինիկ փուլային կազմի յուրահատուկ համադրության շնորհիվ, այս կերամիկան կարող է դիմակայել ջերմաստիճանի արագ փոփոխություններին՝ առանց ճաքելու կամ կոտրվելու, մինչդեռ սթրեսից առաջացած ցիրկոնիայի փոխակերպումը իր մետակայուն քառանկյուն ձևի առաջացնում է սեղմման լարումներ, որոնք հակադրվում են ճաքերի ձևավորմանը իր ալյումինե մատրիցայում և զգալիորեն մեծացնում ամրությունը՝ դրանով իսկ ավելացնելով ZTA-ի արդյունավետությունը:.

ZTA-ն պարծենում է ոչ միայն իր հզորությամբ, քառանկյուն-մոնոկլինիկ կառուցվածք և կոտրվածքի բարձր ամրություն, այլեւ ջերմային ընդարձակման ցածր գործակից (CTE), դարձնելով այն հարմար այն ծրագրերի համար, որոնք պահանջում են ծայրահեղ ջերմաստիճաններ կամ միջավայրեր, որտեղ չափերի կայունությունը չափազանց կարևոր է, ինչպիսիք են ճշգրիտ բաղադրիչները կամ էլեկտրոնային փաթեթները.

Բժշկական իմպլանտների նյութերի շարքում ZTA-ն առանձնանում է քիմիական դիմադրության համակցությամբ, մեխանիկական հատկություններ և սթրեսի օժանդակությամբ կոռոզիոն դիմադրություն ջրի կամ մարմնի հեղուկների մեջ, դարձնելով այն որպես բժշկական իմպլանտների հիմնական թեկնածու, ինչպիսիք են օրթոպեդիկ ազդրային գլուխները և ացետաբուլյար ներդիրները. Նման օրինակներից է BioLOX Delta կենսանյութը; լայնորեն օգտագործվում է օրթոպեդիկ վիրահատությունների ժամանակ երկու դիմումների համար.

Կոռոզիայից դիմադրություն

ZTA-ն պարծենում է և՛ ալյումինի, և՛ ցիրկոնիայի գերազանց հատկություններով, դարձնելով այն բարձր դիմացկուն ինչպես քիմիական հարձակման, այնպես էլ մաշվածության նկատմամբ, դարձնելով այն կատարյալ կիրառությունների համար, որոնք ներառում են կոռոզիայից հակված միջավայրեր կամ կրկնվող շփում կամ մեխանիկական սթրես.

Ալյումինի կարծրությունը ցիրկոնիայի ամրության հետ համատեղում է գերազանց տրիբոլոգիական հատկություններ, որոնք ապահովում են գերազանց մաշվածության դիմադրություն ծանր բեռներով և երկարատև օգտագործման բաղադրիչներում:, ինչպիսիք են օրթոպեդիկ իմպլանտները, կտրող գործիքներ և մաշվածության դիմացկուն բաղադրիչներ, որոնք օգտագործվում են հեղուկի կառավարման մեջ (թելերի ուղեցույցներ, առանցքակալներ, վարդակներ և այլն). Այս համադրությունը հատկապես կիրառելի է բժշկական և արդյունաբերական միջավայրերում, ինչպիսիք են օրթոպեդիկ իմպլանտները, կտրող գործիքներ կամ հեղուկի կառավարում (թելերի ուղեցույցներ առանցքակալների վարդակներ և այլն).

ZTA-ի կոտրվածքի ուժեղացված ամրությունը կարելի է վերագրել նրա նուրբ բաշխված ցիրկոնի մասնիկներին իր ալյումինե մատրիցով. Երբ ճաքերը սկսում են տարածվել, երբ նրանց էներգիան մեծանում է և ավելի է տարածվում երկայնքով, Այս քառանկյուն ցիրկոնի հատիկները ենթարկվում են փուլային փոխակերպման՝ այն կլանելու և ցրելու համար՝ որպես փոխակերպման ամրացման մեխանիզմի մաս: – հետևաբար, բարելավելով այս նյութի կոտրվածքի ամրությունը.

ZTA կերամիկայի արտադրության մեջ հաջողությունը կայանում է նրանում, որ օգտագործելով բարձրորակ ցիրկոնի և ալյումինի փոշիներ, որոնք զերծ կեղտից են:. Սառեցումը պետք է վերահսկվի՝ սառեցման ժամանակ ցիրկոնիայի ինքնաբուխ քառանկյունից մոնոկլինիկ փոխակերպումից խուսափելու և մետաստաբիլ մոնոկլինիկ փուլի ձևավորումը նվազագույնի հասցնելու համար, որը ենթակա է քիմիզորբցիայի ջրի մոլեկուլների հետ, ինչը հանգեցնում է ցածր ջերմաստիճանի քայքայման երկարաժամկետ օգտագործման ընթացքում:; Saint-Gobain ZirPro-ի ZTA կերամիկայի սինթրման գործընթացը հատուկ ստեղծվել է նման անցանկալի երևույթներից խուսափելու համար. Բարեբախտաբար, Saint-Gobain ZirPro կերամիկական ZTA կերամիկան հատուկ նախագծված է նման երևույթների առաջացումը կանխելու համար: –

Ջերմային կայունություն

Ցիրկոնով խստացված կավահող (ZTA) կարող է դիմակայել ջերմաստիճանի արագ փոփոխություններին՝ առանց ճաքելու կամ կոտրվելու, շնորհիվ ցիրկոնիայի մասնիկների, որոնք ցրված են ալյումինե մատրիցայի մեջ, որը կլանում է ջերմային էներգիան և ստեղծում սեղմման լարումներ, որոնք կանխում են ճաքերն ու ձախողումները. Քանի որ ZTA-ն այնքան արդյունավետ է կլանում ջերմային էներգիան, այս նյութը հիանալի ընտրություն է կատարում այն ​​ծրագրերի համար, որոնք պահանջում են բարձր ջերմաստիճանի դիմադրություն.

Ցիրկոնիայի ավելացումը ալյումինե մատրիցին կարող է մեծացնել կոտրվածքի ամրությունը՝ միաժամանակ բարելավելով մեխանիկական հատկությունները, ինչպիսիք են ամրությունը և մաշվածության դիմադրությունը:. ԶՏԱ-ում կոտրվածքի ամրության բարձրացումը պայմանավորված է շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանում սթրեսի հետևանքով առաջացած տրանսֆորմացիայի հետ՝ մետաստաբիլ տետրագոնալ փուլից դեպի մոնոկլինիկ փուլ:; ազդեցություն, որն ուժեղանում է ավելի փոքր ցիրկոնի հատիկների չափերով, քան կավահողում եղածները.

Կայունացուցիչները հաճախ օգտագործվում են ZTA նյութերում, ինչպիսին է Biolox Delta-ում քառանկյուն ցիրկոնի փուլը պահպանելու համար:; սակայն, նմանատիպ արդյունքների կարելի է հասնել առանց կայունացուցիչների՝ մասնիկների բաշխման և կոտրվածքի ամրության առումով.

Ալյումինի և ցիրկոնի համադրությունը ստեղծում է առաջադեմ կերամիկա, որը գերազանցում է ամրությունը, կոտրվածքի ամրություն, առաձգականություն և կարծրություն – Կառուցվածքային կատարողականություն և կոռոզիոն դիմադրություն պահանջող ծրագրերի համար կարևոր բնութագրեր. ZTA կերամիկաները հակված են գերազանցելու 99% ալյումինե կերամիկա, որը ծախսարդյունավետ է, մինչդեռ ավելի արդյունավետ է բավարարում հատուկ կիրառական կարիքները; դրանց հարաբերակցությունը նույնիսկ կարելի է հատուկ հարմարեցնել.