alumina yang dikeraskan zirkonia telah membuktikan sifat mekaniknya yang unggul dibandingkan dengan zirkonia monolitik, termasuk ketangguhan patah dan kekuatan lentur. Stabilitas ZTA berasal dari fase matriksnya yang melindungi dan membatasi transformasi butiran zirkonia tetragonal, membantunya menahan degradasi dalam kondisi hidrotermal in-vivo.
Kekuatan Lentur
Dengan menambahkan zirkonia pada keramik alumina, alumina yang dikeraskan zirkonia dibuat. Bahan ini memiliki kekuatan lentur dan daya tahan mekanis yang unggul dalam situasi yang memerlukannya, dan juga tahan terhadap korosi kimia serta paparan cairan tubuh.
alumina yang dikeraskan dengan zirkonia dapat menahan fluktuasi suhu yang cepat karena partikel zirkonianya tersebar di dalam matriks alumina yang menyerap energi panas dan menciptakan tekanan tekan untuk mencegah retak, sehingga cocok digunakan pada berbagai aplikasi industri seperti komponen tungku dan mesin turbin uap.
Keramik komposit ini menggabungkan kualitas alumina dan zirkonia yang mengesankan untuk menghasilkan kekuatan ekstra dan ketahanan terhadap guncangan termal, dengan kekerasan yang unggul, kekuatan lentur, ketangguhan patah dan ketahanan aus yang melampaui 99% alumina murni dalam hal kekerasan, ketangguhan dan ketahanan aus.
Ketangguhan Patah
Zirkonia meningkatkan ketangguhan patah keramik alumina melalui pengerasan transformasi. Saat dipukul, zirkonia yang distabilkan oleh yttrium metastabil berubah menjadi struktur kristal monoklinik yang menghasilkan tegangan tekan yang mencegah perambatan retak.
Alumina yang dikeraskan zirkonia adalah bahan yang ideal untuk membuat alat pemotong karena kekerasannya, stabilitas termal dan ketahanan terhadap gesekan. Lebih-lebih lagi, sifat mekaniknya yang unggul berkontribusi signifikan terhadap daya tahan dan keandalannya.
ZTA yang diproduksi melalui gelcasting memiliki kombinasi kekuatan lentur yang luar biasa, ketangguhan patah, biokompatibilitas dan ketahanan panas/korosi yang membuatnya cocok untuk operasi penggantian pinggul. Melalui proses gelcasting, parameter kekerasan-ketangguhan-ketangguhan lentur-kekuatan lentur juga dapat disesuaikan dengan mengubah tingkat pembebanan padatan slurry., ketebalan cetakan atau parameter suhu sintering untuk memaksimalkan hasil.
Kurva Stres-Regangan
bahan alumina yang dikeraskan zirkonia menawarkan kekuatan dan ketahanan aus yang unggul, serta kekakuan luar biasa untuk menopang beban berat tanpa berubah bentuk di bawah tekanan. Lebih-lebih lagi, ia memiliki ketahanan guncangan termal yang sangat baik yang memungkinkannya mentolerir fluktuasi suhu yang tiba-tiba tanpa mengalami degradasi.
Kandungan zirkonia di atas batas tertentu meningkatkan degradasi penuaan melalui retakan mikro yang tercipta selama pendinginan setelah sintering yang bertindak sebagai jalur preferensi untuk penetrasi air ke dalam bahan keramik, menyebabkan terbentuknya retakan mikro selama pendinginan yang bertindak sebagai jalur preferensi untuk masuk dan menyebar ke dalamnya. Sebaliknya, ketika di bawah ambang batas ini, partikel zirkonia mengalami transformasi akibat tekanan dari fase tetragonal menjadi fase monoklinik yang mengurangi degradasi penuaan.
Kekuatan Tarik
Alumina yang dikeraskan zirkonia adalah bahan yang keras dan tahan lama dengan ketahanan aus yang sangat baik dan sifat stabilitas termal, sehingga cocok untuk komponen yang memerlukan pendinginan. Selain itu, permukaan yang stabil secara termal seperti ini memberikan kontrol termal serta ketahanan gesekan menjadikannya pilihan material yang ideal.
Di bawah tekanan, ZTA mengalami transformasi fase dari tetragonal menjadi monoklinik yang mencegah penyebaran retak dan meningkatkan ketangguhan patah, tetapi beberapa penelitian menunjukkan bahwa peningkatan zirkonia yang tidak stabil menyebabkan berkurangnya kekuatan tarik.
Keramik ZTA biasanya mengandung 10%-20% zirkonia, yang memungkinkannya disesuaikan secara khusus untuk setiap aplikasi. ZTA bersifat biokompatibel, tahan suhu, tahan korosi, cukup tangguh untuk menahan tekanan, alternatif hemat biaya untuk keramik zirkonia murni dan dapat menahan suhu tinggi tanpa degradasi. Produsen segel katup biasanya memilihnya karena ketahanan korosi dan kemampuannya menahan tekanan – semua kualitas ideal untuk aplikasi segel katup.
Kekuatan Dampak
alumina yang dikeraskan zirkonia sangat tahan korosi dan memiliki kekuatan mekanik yang luar biasa, menjadikannya cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kekerasan dan ketangguhan secara bersamaan. Lebih-lebih lagi, ZTA menawarkan penghematan biaya dibandingkan keramik zirkonia murni.
Kombinasi alumina dan zirkonia menghasilkan keramik dengan kekuatan lentur lebih tinggi, ketangguhan patah, dan ketahanan aus dibandingkan alumina murni. Bahan ini dapat menahan beban dan benturan yang lebih tinggi dan sering digunakan sebagai peningkatan dibandingkan alumina standar dalam desain yang memerlukan fitur tambahan.
Penguatan transformasi menyumbang peningkatan kekuatan ini; dalam kondisi stres, partikel zirkonia berubah dari bentuk tetragonal menjadi monoklinik dan mengembang, mengompresi retakan pada matriks alumina dan dengan demikian menghasilkan kekuatan lentur yang lebih tinggi daripada YSZ (Gambar 6c dan d).
Ketahanan Korosi
Kombinasi keramik ZTA yang terdiri dari alumina dan zirkonia memberikan ketahanan korosi yang unggul dibandingkan keramik murni 99% bahan alumina saja, dan memiliki kekerasan yang unggul, ketangguhan patah, kekuatan lentur, dan sifat kekerasan dibandingkan pesaingnya.
ZTA memiliki ketahanan aus dan abrasi yang luar biasa serta kompatibilitas bahan kimia, menjadikannya ideal untuk aplikasi industri yang membutuhkan ketahanan mekanik yang tinggi. Lebih-lebih lagi, kombinasi bahan ini menawarkan ketahanan guncangan termal yang sangat baik sehingga memungkinkan perubahan suhu yang cepat tanpa retak atau pecah.
Partikel zirkonia yang ditambahkan ke matriks alumina meningkatkan ketangguhan patahnya melalui penguatan transformasi, efek yang disebabkan oleh tekanan partikel zirkonia yang berubah dari struktur kristal tetragonal menjadi monoklinik ketika terkena tekanan kompresi, menghasilkan tekanan tekan yang menghambat perambatan retak dan secara signifikan meningkatkan ketangguhan patahnya.
Ketahanan Guncangan Termal
zirkonia tangguh alumina adalah keramik canggih yang menggabungkan alumina dan zirkonia. Untuk membuat ZTA, zirkonia dimasukkan ke dalam matriks alumina utama sebelum sintering untuk menambah kekuatan dan ketahanan guncangan termal dibandingkan keramik alumina tradisional; selain itu ia memiliki kekerasan yang lebih tinggi, kekuatan lentur, dan kepadatan dibandingkan rekannya.
Mekanisme ketangguhan ZTA melibatkan transformasi fase yang diinduksi stres dari struktur kristal partikel zirkonia tetragonal menjadi monoklinik, meningkatkan ketangguhan patah sekaligus melindunginya dari guncangan termal dan abrasi mekanis. alumina yang dikeraskan zirkonia sangat biokompatibel dan tidak cepat menimbulkan korosi, membuatnya ideal untuk segel katup. Lebih-lebih lagi, kekuatan lenturnya yang tinggi memungkinkannya menahan tekanan tubuh secara efektif.