Massimizza la durata con i componenti in allumina temprata con zirconio

Le ceramiche ZTA forniscono proprietà tribologiche superiori rispetto alle normali ceramiche di allumina, rendendoli la scelta ideale per gli utensili da taglio, cuscinetti, pompe e componenti per la gestione dei fluidi.

Sotto stress, le particelle di zirconio passano da strutture cristalline tetragonali metastabili a strutture monocline, producendo un'espansione del volume che comprime le crepe in una matrice di allumina e migliorando significativamente la resistenza alla frattura.

Resistenza all'usura

Allumina rinforzata con zirconio (ZTA) è un materiale estremamente resistente. Può resistere all'abrasione da impatto o all'usura da attrito senza subire danni; rendendolo un'eccellente scelta di materiale per le ruote da taglio. Inoltre, ZTA può resistere alle alte temperature senza danneggiarsi o degradarsi.

ZTA è altamente resistente alla corrosione chimica, rendendolo una scelta di materiale eccellente per gli impianti medici. Biocompatibile e in grado di resistere al contatto con i fluidi corporei, ZTA vanta anche un'elevata resistenza alla flessione – perfetto per applicazioni di sostituzione dell'anca.

ZTA viene creato attraverso la trasformazione indotta dallo stress di sottili particelle di zirconio tetragonale in una forma monoclina. Ciò aumenta la resistenza alla frattura espandendo lo spazio attorno alle crepe. Come tale, ZTA si dimostra molto più resistente e durevole dell'allumina per le applicazioni antiusura.

Resistenza alla corrosione

Allumina rinforzata con zirconio (ZTA) è un materiale ceramico tecnico avanzato ampiamente utilizzato nell'industria per la sua resistenza, tenacità, proprietà di resistenza all'usura e resistenza alla corrosione. ZTA trova applicazioni in numerosi settori, tra cui quello automobilistico e aerospaziale, per componenti come i componenti del motore, turbine a gas e parti meccaniche mentre servono come componenti soggetti ad usura nelle pompe, guarnizioni e utensili da taglio utilizzati per applicazioni di lavorazione. Anche gli ambulatori medici sul campo possono utilizzare questo materiale grazie alla sua biocompatibilità.

La durabilità di questo materiale deriva dal processo di trasformazione indurente indotto dallo stress, in cui le particelle di zirconio in una matrice di allumina subiscono la trasformazione in strutture monocline attraverso l'indurimento della trasformazione che induce stress, aiutando a chiudere le crepe e ad aumentare la resistenza alla frattura, proteggendosi così dai danni in vari ambienti come l'acido fosforico, acido solforico e acqua distillata. Ciò gli consente di resistere alla corrosione.

Alta resistenza

La combinazione di allumina e zirconio si traduce in una maggiore resistenza e resistenza alla frattura rispetto all'allumina standard, rendendo ZTA una scelta di materiale eccellente per i componenti soggetti a carichi d'urto. Inoltre, ZTA vanta anche un'ottima resistenza alla corrosione chimica.

ZTA vanta durezza e resistenza superiori grazie alla trasformazione delle particelle di zirconio tetragonali in cristalli monoclini attraverso la trasformazione indotta dallo stress mediante carico meccanico o fluttuazioni di temperatura, e successiva pressione derivante dalla formazione di cristalli di zirconio monoclino che comprimono una matrice di allumina, dandole una grande forza, durabilità, e resistenza agli shock termici.

Questa ceramica unica vanta anche una resistenza alla flessione estremamente elevata e un basso coefficiente di dilatazione termica, rendendolo perfetto per applicazioni che richiedono meccanismi di raffreddamento. Inoltre, la sua resistenza agli agenti chimici corrosivi – compresi i fluidi corporei – rende gli impianti medici adatti al posizionamento all'interno degli esseri umani senza rischio di degrado nel tempo, consentendo ai pazienti di vivere esperienze confortevoli senza preoccuparsi del deterioramento dell'impianto nel tempo.

Alta tenacità

Le ceramiche ZTA migliorano la tenacità dell’allumina attraverso la trasformazione indotta dallo stress delle particelle di zirconio in particelle fini, ottenuto tramite sinterizzazione e pressatura isostatica a caldo (ANCA). A seconda della quantità di zirconio presente nella sua matrice, ZTA può avere proprietà di bassa o alta tenacità.

Clausen ha dimostrato in 1976 che le matrici di allumina contenenti zirconia non stabilizzata potrebbero essere rinforzate per migliorare le proprietà meccaniche includendo cristalli di zirconia non stabilizzata come precipitati metastabili finemente dispersi, come quelli formati da cristalli di zirconio non stabilizzati, per migliorare le proprietà meccaniche. Ha dimostrato questo punto utilizzando la propagazione delle cricche; quando le crepe si spostavano in avanti attraverso il materiale e ne comprimevano la zona davanti alla punta, potevano trasformarsi in fase monoclina e convertirsi in essa più facilmente di quanto accadrebbe altrimenti.

Questo meccanismo di indurimento aumenta la resistenza alla flessione e la tenacità alla frattura dell'allumina, aumentando contemporaneamente la durezza, creando un materiale composito senza precedenti adatto per applicazioni che richiedono elevata durezza, rigidità, resistenza alla frattura e requisiti di raffreddamento come le frese industriali, fresatura di parti soggette ad usura o componenti di raffreddamento.