Zirkonia Alumina yang Dikeraskan untuk Aplikasi Tingkat Lanjut

ZTA adalah material komposit alumina-zirkonia, dibedakan oleh kekuatan dan ketangguhannya yang unggul. Diproduksi melalui transformasi partikel zirkonia tetragonal halus yang diinduksi stres dalam matriks alumina.

Keramik zirkonia adalah bahan teknis yang luar biasa, membanggakan kekerasan yang sangat baik, stabilitas termal, ketahanan aus dan lingkungan pengoperasian yang tidak dapat dilakukan oleh banyak keramik lain. Logam dan plastik tidak bisa dibandingkan. Lebih-lebih lagi, keramik zirkonia juga menunjukkan kekerasan yang luar biasa untuk pembuatan perkakas.

Kekuatan

ZTA menonjol di antara material keramik dengan kekuatan dan ketangguhannya yang luar biasa, ketahanan aus, kelembaman kimia, koefisien gesekan rendah, rasio kekerasan/kekakuan yang tinggi dan koefisien muai panas yang relatif rendah dibandingkan kebanyakan lainnya – menjadikannya bahan yang ideal untuk aplikasi seperti alat pemotong. Lebih-lebih lagi, biokompatibilitasnya juga menjadikan ZTA pilihan material yang menarik.

ZTA ditentukan oleh distribusi partikel zirkonia tetragonal yang sangat seragam dalam matriks alumina. Hal ini dicapai dengan menggunakan teknik pencampuran canggih seperti ball milling dan high-energy attrition milling; setelah tercampur bersama, bubuk tersebut kemudian dapat dibentuk menjadi komponen yang diinginkan dengan menggunakan pengepresan kering, penekanan isostatik, teknik cetakan injeksi atau ekstrusi.

Zirkonia yang tersebar di seluruh matriks alumina meningkatkan ketangguhan patah dengan menyerap dan menghilangkan energi retak, dikenal sebagai penguatan transformasi. Zirkonia juga berkontribusi terhadap ketahanan aus dengan menghasilkan tekanan tekan yang mencegah penyebaran retak – dikenal dengan penajaman diri – menjadikan ZTA pilihan material yang sangat baik untuk roda gerinda.

Kekerasan

Alumina yang Dikeraskan Zirkonia (ZTA) keramik memiliki kekuatan dan ketangguhan patah yang mengesankan, menjadikannya sempurna untuk digunakan di berbagai aplikasi dan lingkungan. Ketahanan luar biasa ini berasal dari transformasi fase halus yang disebabkan oleh stres, partikel zirkonia tetragonal yang terdispersi secara seragam tersebar dalam matriks alumina; tegangan menginduksi transformasi fasa untuk menghasilkan jaringan retakan mikro zirkonia-alumina yang menyerap energi perambatan retakan secara efektif menunda penyebarannya sekaligus meningkatkan ketahanan terhadap retakan (Klausa 1976).

ZTA menonjol karena ketahanan guncangan termalnya yang luar biasa. Berkat kombinasi unik komposisi fase tetragonal-monoklinik, keramik ini mampu menahan perubahan suhu yang cepat tanpa retak atau pecah, sementara transformasi zirkonia yang disebabkan oleh tekanan menjadi bentuk tetragonal yang metastabil menghasilkan tekanan tekan yang melawan pembentukan retakan dalam matriks alumina dan secara signifikan meningkatkan ketangguhan sehingga semakin meningkatkan kinerja ZTA..

ZTA tidak hanya membanggakan kekuatannya, struktur tetragonal-monoklinik dan ketangguhan patah yang tinggi, tetapi juga koefisien muai panas yang rendah (CTE), sehingga cocok untuk aplikasi yang memerlukan suhu ekstrem atau lingkungan di mana stabilitas dimensi sangat penting, seperti komponen presisi atau paket elektronik.

ZTA menonjol di antara bahan implan medis karena kombinasi ketahanan kimianya, sifat mekanik dan ketahanan korosi yang dibantu stres dalam air atau cairan tubuh, menjadikannya kandidat utama untuk implan medis seperti kepala femoralis ortopedi dan pelapis asetabular. Biomaterial BioLOX Delta adalah salah satu contohnya; digunakan secara luas selama operasi ortopedi untuk kedua aplikasi.

Ketahanan Korosi

ZTA memiliki sifat unggul dari alumina dan zirkonia, membuatnya sangat tahan terhadap serangan kimia dan keausan, menjadikannya sempurna untuk aplikasi yang melibatkan lingkungan rawan korosi atau gesekan berulang atau tekanan mekanis.

Kombinasi kekerasan alumina dan ketangguhan zirkonia menghasilkan sifat tribologi unggul yang menghasilkan ketahanan aus luar biasa pada komponen dengan beban berat dan penggunaan jangka panjang., seperti implan ortopedi, alat pemotong dan komponen tahan aus yang digunakan dalam pengelolaan cairan (panduan benang, bantalan, nozel dll). Kombinasi ini khususnya berlaku dalam lingkungan medis dan industri seperti implan ortopedi, alat pemotong atau manajemen cairan (pemandu benang, bantalan, nozel, dll).

Ketangguhan patah ZTA yang ditingkatkan dapat dikaitkan dengan partikel zirkonia yang terdistribusi halus dalam matriks aluminanya. Saat retakan mulai menyebar, ketika energi mereka meningkat dan menyebar lebih jauh, butiran zirkonia tetragonal ini menjalani transformasi fase untuk menyerap dan menghilangkannya sebagai bagian dari mekanisme penguatan transformasi – karenanya meningkatkan ketangguhan patah material ini.

Keberhasilan dalam pembuatan keramik ZTA terletak pada penggunaan bubuk zirkonia dan alumina berkualitas premium yang bebas dari kotoran. Sintering harus dikontrol untuk menghindari transformasi spontan zirkonia tetragonal menjadi monoklinik selama pendinginan dan untuk meminimalkan pembentukan fase monoklinik metastabil yang rentan terhadap penyerapan kimia dengan molekul air yang menyebabkan degradasi suhu rendah dalam penggunaan jangka panjang.; Proses sintering keramik ZTA Saint-Gobain ZirPro diciptakan khusus untuk menghindari fenomena yang tidak diinginkan tersebut. Untungnya keramik ZTA dari keramik Saint-Gobain ZirPro dirancang khusus untuk mencegah terjadinya fenomena seperti itu –

Stabilitas Termal

Alumina yang Dikeraskan Zirkonia (ZTA) dapat menahan perubahan suhu yang cepat tanpa retak atau pecah, berkat partikel zirkonia yang tersebar dalam matriks alumina yang menyerap energi panas dan menciptakan tekanan tekan yang mencegah retak dan kegagalan. Karena ZTA menyerap energi panas dengan sangat efektif, bahan ini merupakan pilihan yang sangat baik untuk aplikasi yang menuntut ketahanan suhu tinggi.

Penambahan zirkonia ke matriks alumina dapat meningkatkan ketangguhan patah sekaligus meningkatkan sifat mekanik seperti kekuatan dan ketahanan aus.. Peningkatan ketangguhan patah pada ZTA disebabkan oleh transformasi yang disebabkan oleh tegangan dari fase tetragonal metastabil ke fase monoklinik pada suhu kamar.; efek yang diperkuat oleh ukuran butir zirkonia yang lebih kecil dibandingkan alumina.

Stabilisator sering digunakan untuk mengawetkan fase zirkonia tetragonal dalam bahan ZTA seperti Biolox Delta; Namun, hasil serupa dapat dicapai tanpa zat penstabil dalam hal distribusi partikel dan ketangguhan patah.

Kombinasi alumina dan zirkonia menciptakan keramik canggih yang unggul dalam hal kekuatan, ketangguhan patah, elastisitas dan kekerasan – karakteristik penting untuk aplikasi yang memerlukan kinerja struktural dan ketahanan terhadap korosi. Keramik ZTA cenderung mengungguli 99% keramik alumina karena hemat biaya sekaligus memenuhi kebutuhan aplikasi spesifik dengan lebih efisien; rasionya bahkan dapat disesuaikan secara khusus.