Ketangguhan Tingkat Lanjut untuk Aplikasi Industri

Alumina yang Dikeraskan Zirkonia (ZTA) komponen keramik menggabungkan kekerasan dan kekuatan alumina dengan ketangguhan patah zirkonia yang unggul untuk menghasilkan kinerja dan umur panjang untuk aplikasi industri.

Transformasi partikel zirkonia tetragonal halus yang tertanam dalam matriks alumina akibat tekanan menghasilkan bahan ZTA dengan kekuatan dan ketangguhan yang unggul, Cocok untuk digunakan di berbagai lingkungan yang keras.

Kekerasan

Bahan ZTA memadukan kekerasan alumina dengan ketangguhan zirkonia untuk ketahanan tak tertandingi terhadap keausan dan abrasi. Efek ini dimungkinkan melalui penguatan transformasi yang disebabkan oleh stres: ketika stres, transisi partikel zirkonia dari fase tetragonal metastabilnya menjadi bentuk monoklinik yang stabil; ekspansi volume yang disebabkan oleh perubahan struktural ini membantu menutup retakan dalam matriks alumina dan meningkatkan ketangguhan secara signifikan.

ZTA mengandung trombosit zirkonia yang berinti menjadi matriks alumina selama sintering, meningkatkan ketangguhan dan kekuatan patah sekaligus meningkatkan ketangguhan patah, menciptakan material dengan kekuatan lentur lebih besar dari Y-TZP dan hingga dua kali lipat kekuatan lelah sikliknya. Kombinasi ketangguhan alumina dipadukan dengan kekuatan zirkonia menjadikan ZTA pilihan material yang sangat baik untuk aplikasi industri yang memerlukan ketahanan terhadap kerusakan..

Daya tahan

Alumina yang Dikeraskan Zirkonia (ZTA) memiliki kekuatan lentur dan tekan yang luar biasa, dengan ekspansi termal rendah yang setara dengan alumina dan sifat ketahanan aus yang luar biasa.

Alumina yang diperkuat zirkonia dibuat dengan menambahkan butiran zirkonia tetragonal melalui transformasi yang diinduksi stres ke matriks alumina keras, membungkus mereka ke dalam strukturnya sambil membatasi transformasi mereka ke wilayah lokal dan bukannya menyebar ke seluruh wilayah.

Mekanisme ini membuat komposit alumina-zirkonia jauh lebih tahan lama dibandingkan zirkonia monolitik karena ketahanannya terhadap penyerapan air melalui proses kimia.; zirkonia monolitik dapat menyerap molekul air polar yang menyebabkan degradasi suhu rendah dan akhirnya rusak setelah penggunaan jangka panjang.

ZTA, di sisi lain, dirancang khusus untuk memfasilitasi transformasi tetragonal ke monoklinik melalui fitur struktural dan bahan tambahan kimia. CeramTec memasarkan Biolox Delta ZTA sebagai contoh; formulasi ini mengandung yttria dan strontium aluminat untuk memfasilitasi mekanisme pengerasan dalam fase zirkonia dan akibatnya memiliki risiko degradasi suhu rendah yang lebih kecil sekaligus tahan terhadap lingkungan suhu tinggi.

Ketahanan Korosi

Keramik ZTA menawarkan ketahanan korosi yang unggul dibandingkan keramik alumina dan oleh karena itu dapat digunakan pada peralatan yang berada di lingkungan yang keras. Lebih-lebih lagi, ZTA dapat menahan suhu yang lebih tinggi sekaligus menawarkan stabilitas kimia yang lebih baik.

Garvie dkk (1975) menunjukkan penambahan itu 10-20% zirkonia yang tidak distabilkan dapat sangat meningkatkan ketangguhan dibandingkan dengan alumina, melalui penguatan transformasi. Proses ini terjadi ketika endapan metastabil tetragonal yang terdispersi halus berubah menjadi zirkonia monoklinik di bawah tekanan yang menyebabkan ekspansi volume yang menekan retakan dan memperlambat atau menghentikan perambatannya..

Mekanisme ini mirip dengan tegangan yang disebabkan oleh deformasi; Namun, untuk menyebabkan perubahan fasa, medan tegangan harus cukup besar; untuk retakan pada spesimen ZTA energi ini berasal dari tegangan lentur pada lokasi patahan.

Tahan Panas

Zirkonia Toughened Alumina memiliki titik leleh dan ketahanan korosi yang sangat tinggi, menjadikannya bahan yang ideal untuk peralatan yang sering terkena suhu tinggi. Lebih-lebih lagi, varian ini memiliki ketahanan gesekan yang lebih besar dibandingkan alumina standar, membantu mengurangi keausan pada peralatan yang terkena tingkat energi kinetik yang lebih tinggi.

Keramik ZTA dibuat melalui transformasi partikel zirkonia tetragonal yang diinduksi stres menjadi matriks alumina, menciptakan tekanan tekan di dalamnya yang mencegah penyebaran retak, meningkatkan kekuatan dan ketangguhan sekaligus memberikan ketahanan terhadap guncangan termal tanpa patah atau retak. Mereka memiliki ketahanan guncangan termal yang sangat baik; menahan perubahan suhu yang cepat tanpa patah atau retak karena tekanan.

Alumina yang dikeraskan zirkonia memiliki banyak kegunaan di berbagai industri karena sifat-sifatnya yang luas. Teknik mesin menggunakannya untuk komponen pompa dan segel; pemrosesan semikonduktor menggunakannya karena stabilitas dan kekuatan termalnya; luar angkasa, industri otomotif dan tenaga listrik menggunakannya sebagai suku cadang mesin karena ketahanannya terhadap korosi dan bahan kimia keras; bahkan dapat menahan kekuatan lentur yang tinggi untuk implan gigi!