Ցիրկոնով խստացված կավահող – Ընդլայնված ուժ՝ արդյունաբերական գերազանցության համար

Ցիրկոնով խստացված կավահող (ZTA) բացառիկ կերամիկա է, առանձնանում է բարձր ամրությամբ և կոտրվածքի դիմադրությամբ՝ իտրիա կայունացված ցիրկոնի մասնիկների շնորհիվ, որոնք ցրված են ալյումինի մատրիցով.

Այս նյութը կարող է դիմակայել ջերմաստիճանի արագ փոփոխություններին՝ առանց ճաքելու կամ կոտրվելու, դիմադրում է քիմիական կոռոզիային և ապահովում է գերազանց ջերմային ցնցումների դիմադրություն.

Գերազանց կոռոզիոն դիմադրություն

ZTA կերամիկան առաջարկում է իդեալական հավասարակշռություն ուժի և արժեքի միջև, լինելով ավելի ամուր, քան ալյումինե արտադրանքները, բայց ավելի քիչ ծախսատար, քան մաքուր ցիրկոնիան. Նրանց մեխանիկական հատկությունները – կոտրվածքի ամրություն, ճկման ուժ և կարծրություն, ինչպես նաև ջերմային ցնցումների դիմադրություն – դրանք դարձնել հարմար արդյունաբերական գործիքներ պատրաստելու համար, ինչպիսիք են անիվները կտրող.

ZTA-ն ձեռք է բերում իր գերազանց հատկությունները իտրիա կայունացված ցիրկոնի ավելացման շնորհիվ (ԵՍԶ) մասնիկներ կավահողային մատրիցում. Երբ հավասարաչափ ցրվում է ամբողջ տարածքում, YSZ-ն օգնում է օպտիմիզացնել երկու տարրերի ինչպես կարծրություն-կոտրվածքային ամրությունը, այնպես էլ առաձգական ուժը, ինչը հանգեցնում է բացառիկ մաշվածության դիմադրության:, Քիմիական իներտություն սենյակային ջերմաստիճանում և տաք կարծրություն/հարձակման ուժ բացառիկ կերամիկական նյութի համար.

ZTA արտադրանք’ մեխանիկական հատկությունները մեծապես կախված են դրանց վերամշակման ուղիներից՝ փոշիներ արտադրելու համար, ներառյալ ջերմային բուժումը, կալցինացման մեթոդներ, չորացման տեխնիկան և սինթրման գործընթացները, ինչպես նաև արտադրության ընթացքում ավելացված հավելումներով հարմարեցված ձևավորումը. Այս բոլոր գործոնները անմիջականորեն ազդում են նրանց ուժի վրա, առաձգականության և կարծրության հատկություններ.

Գերազանց ջերմային ցնցումների դիմադրություն

ZTA կերամիկան առաջարկում է գերազանց ջերմային ցնցումների դիմադրություն, դարձնելով դրանք հիանալի ընտրություն օդատիեզերական ծրագրերի համար, որոնք պահանջում են բարձր մակարդակի ուժ, կարծրություն, և քիմիական իներտություն. Երբ միատեսակ ցրված է կավահող մատրիցով, YSZ-ը կարող է օպտիմիզացվել. Նման փոխակերպման միջոցով ամրացված ցիրկոնիա-ալյումինե կերամիկական կերամիկական նյութը, որը մենք առաջարկում ենք, BIOLOX delta-ն է, որը կարող է օգտագործվել օրթոպեդների բեռը կրող բաղադրիչների համար, ինչպիսիք են ազդրերի փոխարինումները:.

Սթրեսից առաջացած փոխակերպումը YSZ-ի մետաստաբիլ քառանկյունից դեպի մոնոկլինիկ կառուցվածք առաջացնում է ծավալի ընդլայնում և կտրվածքային լարվածություն, որը հակազդում է ճաքերի տարածմանը, բարձրացնելով կոտրվածքի ամրությունը՝ միաժամանակ բարելավելով ճկման ուժը. Նման ալյումինե-YSZ փոխակերպման կոշտացած կերամիկայի կատարումը կախված է մշակման պայմաններից, ինչպես նաև դրա բաղկացուցիչ օքսիդների ստոյքիոմետրիկությունից սինթրման գործընթացում:.

Վատ կառավարվող սինթրման պայմանները կարող են հանգեցնել ճկման ցածր ամրության և ալյումինա-YSZ մատրիցայի վատ միատարրության:, հնարավոր է օդի խցանման կամ մասնիկների կուտակման պատճառով. Ավելացնելով հավելումներ, ինչպիսիք են իտրիան կամ մագնեզիումի օքսիդները, կարելի է նվազեցնել տետրագոնալից մինչև մոնոկլինիկ փոխակերպման ջերմաստիճանը և ուժեղացնել ցիրկոնի սինթրման հատկությունները.

Գերազանց մաշվածության դիմադրություն

ZTA-ն գերազանցում է ոչ միայն ջերմային ցնցումների դիմադրության և կոռոզիոն դիմադրության առումով, բայց նաև բարձր մաշվածության դիմացկուն է իր քառանկյուն-մոնկլինիկ փուլային փոխակերպման պատյան մեխանիզմի շնորհիվ. Ավելին, in vitro ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ ZTA բաղադրիչներն ավելի քիչ են հակված հիդրոթերմային քայքայման – մի բան, որը մեծ նշանակություն ունի ազդրի փոխարինման ազդրային գլխի և բաժակի կերամիկայի մեջ (ինչպիսին է BIOLOX delta-ն՝ արտադրված CeramTec-ի կողմից).

Ալյումինա-ցիրկոնի կոմպոզիտային նյութերից պատրաստված ZTA բաղադրիչների վրա կատարված մաշվածության մոդելավորված փորձարկումները մաշվածության դիմադրության առումով տպավորիչ արդյունքներ են տվել:, ճկման ուժ և կարծրություն. Հիպի սիմուլյատորում բազմաթիվ ցիկլերի ենթարկված ZTA նմուշները ցույց են տվել նվազագույն դեգրադացիա՝ զգալիորեն ավելի ցածր մակերեսի կոպտությամբ, քան մոնոլիտ ցիրկոնի բաղադրիչները.

ZTA բաղադրիչներն ապացուցել են, որ հարմար են ավտոմոբիլային արտադրության մեջ պահանջկոտ կիրառությունների համար (տաք և սառը ձևավորման գործիքներ, պահածոներ փակող գլանափաթեթներ և կապստաններ); էներգետիկ արդյունաբերություն (առանցքակալներ, բացվածքի ներդիրներ և հորձանուտներ); սննդի վերամշակում (համասեռացնող պոմպի մասեր); և էներգետիկ արդյունաբերությունը. Նրանց մեխանիկական հատկությունները կախված են բազմաթիվ փոփոխականներից: պատրաստման ուղիներ, որոնք օգտագործվում են փոշի պատրաստելու համար; կալցինացման ժամանակ կիրառվող չորացման մեթոդները; ձևավորման մեթոդներ, որոնք ընդունվել են սինթերման տեխնիկայի ժամանակ; հարմարեցված ձևավորում; ավելացված հավելումներ և մասնիկների չափի բաշխում այլոց միջև.

Գերազանց ուժ

ZTA կերամիկան օգտագործում է սթրեսից առաջացած տրանսֆորմացիա՝ ցիրկոնիան ալյումինե մատրիցայի մեջ ինտեգրելու համար, ժամանակի ընթացքում ամրության և ամրության բարձրացում. Սա ZTA-ն դարձնում է հիանալի կերամիկական լուծում արդյունաբերական ծրագրերի համար, որոնք պահանջում են ամրություն, բարձր կոռոզիոն դիմադրություն, ջերմային ցնցումների հանդուրժողականություն և ջերմային ցնցումների հանդուրժողականություն.

Լարվածության տակ, քառանկյուն մետակայուն նստվածքները խորանարդ կավահողում ենթարկվում են կտրուկ փոխակերպման մոնոկլինիկ մասնիկների, ինչը մեծացնում է դրա ճեղքվածքի ամրությունը՝ ստեղծելով սեղմող մակերեսային շերտեր, որոնք կպչում են իր մատրիցայի ճաքերին։.

Տրանսֆորմացիոն կոշտացումը մի երեւույթ է, որը հայտնի է որպես կոտրվածքի ամրացում, որտեղ ալյումինի կոտրվածքի դիմացկունության բարձրացումը հանգեցնում է ճեղքի ավելի կարճ երկարության, ավելի քիչ ճաքի բթացում, և բարելավված փոխազդեցությունները նախկինում գոյություն ունեցող միկրոճաքերի հետ. Սա թույլ է տալիս կոշտ և փափուկ կրող համակցություններ, որոնք օգտագործվում են ժամանակակից բժշկական կարգի կերամիկայի մեջ, ինչպիսիք են ազդրերի փոխարինումները:. Ավելին, Իտրիումով կայունացված ցիրկոնի իմպլանտները, որոնք հայտնի են որպես y-TZP, ապահովում են ժամանակի ընթացքում մաշվածությունից պաշտպանություն.