Ketangguhan Tak Tertandingi Dengan Alumina Dikeraskan Zirkonia (ZTA) Keramik
Alumina yang Dikeraskan Zirkonia (ZTA) keramik memiliki ketangguhan yang tak tertandingi. Mereka membanggakan ketahanan aus yang unggul, kelembaman kimia dan gesekan rendah untuk kinerja yang mudah dalam tugas sehari-hari – belum lagi kekerasan dan kekakuan yang lebih tinggi dari logam.
ZTA melibatkan aglomerat polikristal zirkonia tetragonal metastabil dalam matriks alumina yang mengalami transformasi fase akibat tegangan menjadi bentuk monoklinik di bawah tekanan., sehingga menyebarkan regangan geser dan menghentikan perambatan retak, umumnya dikenal sebagai ketangguhan transformasi.
Tahan Korosi
ZTA menawarkan ketahanan kimia yang unggul dibandingkan alumina murni dan dapat menahan suhu ekstrim tanpa degradasi, menjadikannya pilihan material yang ideal untuk aplikasi industri di lingkungan dan kondisi yang keras.
Ketangguhan ZTA ditingkatkan dengan partikel zirkonia yang menyebarkan dan menyerap energi, membantu mencegah retak. Ketika diolah dengan yttrium oksida, zirkonia berubah dari fase metastabil tetragonal menjadi monoklinik selama tekanan untuk menciptakan tekanan tekan yang meningkatkan ketangguhan patah.
Keramik berbahan dasar zirkonia seperti ZTA mengandung partikel alumina untuk menahan guncangan termal. Hal ini memungkinkannya menahan perubahan suhu yang cepat tanpa retak atau kegagalan dalam aplikasi berkinerja tinggi seperti penggilingan dan pemotongan; ekspansi linier dan torsinya yang rendah memberikan kemampuan menahan beban dan kemampuan kinerja yang luar biasa. ZTA membanggakan 2-3 kekuatan tarik kali lebih kuat dibandingkan dengan alumina murni sekaligus memiliki koefisien ekspansi linier/torsional yang rendah untuk kapasitas menahan beban dan kemampuan kinerja yang luar biasa.
Kekakuan Tinggi
ZTA menggabungkan kekuatan dan daya tahan alumina dengan ketangguhan zirkonia untuk material luar biasa untuk aplikasi yang menuntut. Kombinasi ini menawarkan kekuatan yang tak tertandingi, ketangguhan patah, sifat elastisitas dan kekerasan dalam satu paket.
Claussen ditemukan di 1976 bahwa menambahkan zirkonia yang tidak distabilkan ke alumina secara signifikan meningkatkan ketangguhan patahnya, karena transformasi tetragonal-monoklinik dari endapan tetragonal halus yang terdispersi dalam matriksnya. Endapan metastabil tersebut ditahan agar tidak berubah hingga dilepaskan oleh bagian depan retakan yang mendekat atau sumber bantuan lain dari batasannya., seperti dengan mencairkannya.
Zirkonia yang distabilkan yttria 10mol% dengan pengepresan panas (10YSZ), diperkuat dengan partikulat atau trombosit yang mengandung dari 0 hingga 30% berat kandungan alumina dikenakan kekuatan yang ketat, uji ketangguhan patah dan pertumbuhan retak lambat pada suhu 1000C di udara. Hasil menunjukkan bahwa kekuatan lentur dan ketangguhan patah maksimum untuk komposit trombosit dicapai dengan kandungan komposisi ini.
Kekuatan Tarik Tinggi
Keramik zirkonia menawarkan kombinasi kekuatan yang luar biasa, ketangguhan, dan keserbagunaan yang jauh mengungguli keramik teknis tradisional. Formulasi zirkonia seperti ZTA memberikan solusi untuk aplikasi tersulit saat ini mulai dari komponen ruang angkasa yang mampu bertahan di lingkungan yang keras hingga implan biomedis generasi berikutnya yang dirancang untuk umur panjang. – memberikan solusi yang andal untuk kebutuhan paling mendesak saat ini.
ZTA menonjol di antara material lainnya karena kekuatan lenturnya yang unggul, ketangguhan patah dan ketahanan terhadap perambatan retak karena fase tetragonalnya yang metastabil. Transformasi menjadi zirkonia monoklinik pada suhu rendah menekan zona di depan retakan untuk menghentikan pertumbuhan lebih lanjut.
Zirkonia Stabil Sebagian Yttria (Y-TZP) dan Cerium Zirkonia yang Distabilkan Sebagian (Apa-TZP) menunjukkan karakteristik ketangguhan yang luar biasa mirip dengan ZTA karena retensi fase tetragonal dengan mempertahankan yttria atau cerium pada suhu yang lebih rendah, memungkinkan transformasi pada kisaran suhu yang lebih mudah dikelola dan menunjukkan lebih sedikit kerusakan permukaan selama uji pembebanan siklik dibandingkan Alumina.
Gesekan Rendah
Zirkonia adalah salah satu keramik rekayasa terkeras yang ada dan sifat gesekannya yang rendah membantu meningkatkan ketahanan aus sekaligus mengurangi kebutuhan pelumasan..
Keramik ZTA mengandung alumina untuk ketangguhan maksimal. Hal ini memungkinkan partikel zirkonia tetragonal yang distabilkan oleh yttria dalam matriks alumina tetap tidak berubah., tetap mengkristal berdasarkan jaringan butiran yang terjalin.
Komposisi terkontrol dan kondisi pemrosesan memastikan bahwa transformasi tetragonal menjadi monoklinik secara spontan tidak terjadi setelah pendinginan dari suhu sintering, berkontribusi terhadap kemampuan multi-hit dalam pengujian ketangguhan patah. Lebih-lebih lagi, homogenitas yang tinggi pada komposit alumina-zirkonia dengan ukuran butir kecil menghasilkan energi retak yang lebih rendah yang pada gilirannya berarti panjang retak yang lebih pendek selama uji lekukan berlian.
Ekspansi Termal Tinggi
Kekuatan pengikatan matriks alumina memungkinkannya mencegah partikel zirkonia tetragonal bertransisi menjadi zirkonia monoklinik setelah pendinginan, sehingga membuat 10 tikus tanah % komposit zirkonia-alumina yang distabilkan yttria stabil dan bebas retak.
Penambahan cerium ke zirkonia memungkinkannya distabilkan sebagian (Apa-TZP). Ce-TZP mempertahankan fase tetragonalnya pada suhu kamar dan meningkatkan ketangguhan secara signifikan, ketangguhan patah dan kekuatan lentur dibandingkan dengan bahan keramik gigi tradisional.
Komposit Zirkonia Toughened Alumina yang menggabungkan Ce-TZP, zirkonia yang distabilkan yttria (Y-TZP), atau zirkonia yang distabilkan magnesia (Mg-PSZ) menunjukkan ketangguhan luar biasa yang melampaui alumina dan zirkonia monolitik, menjadikan ZTA kandidat sempurna untuk aplikasi yang menuntut seperti implan medis, komponen dirgantara dan mesin industri. ZTA juga memiliki banyak sifat ketahanan kimia yang melindunginya dari asam, larutan garam, garam cair alkali serta suhu tinggi.