高度な用途向けのジルコニア強化アルミナ

ZTAはアルミナ・ジルコニア複合材料です, 優れた強度と靭性が特徴. アルミナマトリックス中の微細な正方晶系ジルコニア粒子の応力誘起変態によって生成されます。.

ジルコニアセラミックスは注目すべき技術材料です, 優れた硬度を誇る, 熱安定性, 他の多くのセラミックが性能を発揮できない耐摩耗性と動作環境. 金属とプラスチックは単純に比較できません. さらに, ジルコニアセラミックスは工具の製作にも優れた硬度を発揮します.

強さ

ZTA はセラミック材料の中でも傑出した強度と靭性を備えています。, 耐摩耗性, 化学的不活性, 低い摩擦係数, 他のほとんどのものと比較して、硬度/剛性比が高く、熱膨張係数が比較的低い – 切削工具などの用途に最適な素材です。. さらに, 生体適合性もあり、ZTA は材料の選択肢として魅力的です.

ZTA は、アルミナマトリックス内に正方晶系ジルコニア粒子が高度に均一に分布していることによって定義されます。. これは、ボールミルや高エネルギーアトリションミルなどの高度な混合技術を使用して実現されます。; 粉末を一緒にブレンドしたら、乾式プレスを使用して目的の成分に成形できます。, 静水圧プレス, 射出成形または押出技術.

アルミナマトリックス全体に分散されたジルコニアは、亀裂エネルギーを吸収および消散することにより破壊靱性を向上させます。, 変態強化として知られています. ジルコニアは、亀裂の伝播を防ぐ圧縮応力を生成することで耐摩耗性にも貢献します。 – セルフシャープニングとして知られています – ZTA は砥石車として優れた材料の選択肢になります.

靭性

ジルコニア強化アルミナ (ZTA) セラミックは優れた強度と破壊靱性を誇ります, さまざまなアプリケーションや環境での使用に最適です。. この驚くべき弾性は、微細な材料の応力誘起相変態によってもたらされます。, アルミナマトリックス内に均一に分散された正方晶系ジルコニア粒子; 応力は相変態を誘発してジルコニア-アルミナの微小亀裂ネットワークを生成し、亀裂伝播のエネルギーを吸収して亀裂の広がりを効果的に遅らせ、同時に耐破壊性を高めます。 (クラウゼン 1976).

ZTA はその優れた耐熱衝撃性により際立っています. 正方晶系と単斜晶系の相組成のユニークな組み合わせにより、, このセラミックは、亀裂や破損を起こすことなく、急激な温度変化に耐えることができます。, 一方、応力誘起のジルコニアの準安定正方晶系への変態は、そのアルミナマトリックス内の亀裂の形成に対抗する圧縮応力を生成し、靱性を大幅に向上させ、それによって ZTA の性能をさらに向上させます。.

ZTAが誇るのは強さだけではない, 正方晶系単斜晶系構造と高い破壊靱性, 熱膨張係数も低い (CTE), 極端な温度や寸法安定性が重要な環境を必要とする用途に適しています。, 精密部品や電子パッケージなど.

ZTA は、耐薬品性の組み合わせにより、医療用インプラント材料の中で際立っています。, 水または体液中での機械的特性と応力補助腐食耐性, 整形外科用大腿骨頭や寛骨臼ライナーなどの医療インプラントの主な候補となっています。. BioLOX Delta 生体材料はその一例です; どちらの用途でも整形外科手術中に広く使用されます.

耐食性

ZTAはアルミナとジルコニアの両方の優れた特性を誇ります, 化学的攻撃と摩耗の両方に対して非常に耐性があります。, 腐食しやすい環境や繰り返しの摩擦や機械的ストレスを伴う用途に最適です。.

アルミナの硬度とジルコニアの靱性を組み合わせることで、優れた摩擦特性が得られ、重い負荷や長期使用が必要なコンポーネントで優れた耐摩耗性を実現します。, 整形外科用インプラントなど, 流体管理に使用される切削工具と耐摩耗性コンポーネント (糸ガイド, ベアリング, ノズルなど). この組み合わせは、整形外科インプラントなどの医療および産業環境に特に適用できます。, 切削工具や液体の管理 (糸ガイドベアリングノズルなど).

ZTA の強化された破壊靱性は、アルミナマトリックス中に細かく分散されたジルコニア粒子に起因すると考えられます。. 亀裂が広がり始めると, そのエネルギーが増加し、さらに伝播すると, これらの正方晶系ジルコニア粒子は相変態を起こし、変態強化メカニズムの一部として相変態を吸収および消散します。 – したがって、この材料の破壊靱性が向上します.

ZTA セラミック製造の成功の秘訣は、不純物のない高品質のジルコニアとアルミナの粉末を使用することにあります。. 冷却中のジルコニアの正方晶系から単斜晶系への自発的な変態を回避し、長期使用による低温劣化につながる水分子との化学吸着の影響を受けやすい準安定な単斜晶相の形成を最小限に抑えるために、焼結を制御する必要があります。; サンゴバン ZirPro の ZTA セラミックの焼結プロセスは、このような望ましくない現象を回避するために特別に作成されました。. 幸いなことに、Saint-Gobain ZirPro セラミックの ZTA セラミックは、そのような現象が起こらないよう特別に設計されています。 –

熱安定性

ジルコニア強化アルミナ (ZTA) 亀裂や破損を起こすことなく、急激な温度変化に耐えることができます。, アルミナマトリックス内に分散されたジルコニア粒子が熱エネルギーを吸収し、亀裂や破損を防ぐ圧縮応力を生成するおかげで. ZTA は熱エネルギーを効果的に吸収するため、, この材料は、高温耐性が要求される用途に最適です。.

アルミナマトリックスにジルコニアを添加すると、強度や耐摩耗性などの機械的特性を同時に向上させながら、破壊靱性を高めることができます。. ZTA の破壊靱性の増加は、周囲温度での準安定正方晶相から単斜晶相への応力誘起変態に起因します。; アルミナよりもジルコニアの粒径が小さいことで効果が増幅される.

安定剤は、Biolox Delta などの ZTA 材料の正方晶ジルコニア相を維持するためによく使用されます。; しかし, 安定剤を使用しなくても、粒子分布と破壊靱性の点で同様の結果が得られます。.

アルミナとジルコニアを組み合わせ、強度に優れた先進のセラミックスを実現, 破壊靱性, 弾力性と硬さ – 構造性能と耐食性が必要な用途に不可欠な特性. ZTA セラミックは優れたパフォーマンスを発揮する傾向があります 99% アルミナセラミックはコスト効率が高く、特定の用途のニーズをより効率的に満たします; それらの比率は特別に調整することもできます.