ცირკონიით გამაგრებული ალუმინა მოწინავე აპლიკაციებისთვის

ZTA არის ალუმინის-ცირკონიის კომპოზიტური მასალა, გამოირჩევა უმაღლესი სიმტკიცით და სიმტკიცით. წარმოიქმნება ალუმინის მატრიცაში წვრილი ტეტრაგონალური ცირკონიის ნაწილაკების სტრესით გამოწვეული ტრანსფორმაციის გზით.

ცირკონიის კერამიკა შესანიშნავი ტექნიკური მასალაა, გამოირჩევა შესანიშნავი სიმტკიცე, თერმული სტაბილურობა, აცვიათ წინააღმდეგობა და სამუშაო გარემო, სადაც ბევრი სხვა კერამიკა ვერ მუშაობს. ლითონები და პლასტმასი უბრალოდ ვერ შეედრება. უფრო მეტიც, ცირკონიის კერამიკა ასევე ავლენს გამორჩეულ სიმტკიცეს ხელსაწყოების დასამზადებლად.

სიძლიერე

ZTA გამოირჩევა კერამიკულ მასალებს შორის განსაკუთრებული სიმტკიცით და გამძლეობით, აცვიათ წინააღმდეგობა, ქიმიური ინერტულობა, დაბალი ხახუნის კოეფიციენტი, მაღალი სიხისტე/სიხისტის თანაფარდობა და შედარებით დაბალი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი სხვებთან შედარებით – რაც მას იდეალურ მასალად აქცევს ისეთი აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა საჭრელი ხელსაწყოები. უფრო მეტიც, მისი ბიოთავსებადობა ასევე ხდის ZTA-ს მიმზიდველ მატერიალურ არჩევანს.

ZTA განისაზღვრება ტეტრაგონალური ცირკონიის ნაწილაკების უაღრესად ერთგვაროვანი განაწილებით ალუმინის მატრიცაში.. ეს მიიღწევა დახვეწილი შერევის ტექნიკის გამოყენებით, როგორიცაა ბურთით დაფქვა და მაღალი ენერგეტიკული ცვეთის დაფქვა.; ერთმანეთში შერევის შემდეგ ფხვნილები შეიძლება ჩამოყალიბდეს მათ დანიშნულ კომპონენტად მშრალი დაჭერით, იზოსტატიკური დაჭერით, ინექციური ჩამოსხმის ან ექსტრუზიის ტექნიკა.

ალუმინის მატრიცაში გაფანტული ცირკონია აუმჯობესებს მოტეხილობის სიმტკიცეს ბზარის ენერგიის შთანთქმით და გაფანტვით, ცნობილია, როგორც ტრანსფორმაციის გამკაცრება. ცირკონია ასევე ხელს უწყობს აცვიათ წინააღმდეგობას კომპრესიული სტრესების წარმოქმნით, რაც ხელს უშლის ბზარების გავრცელებას – ცნობილია როგორც თვითმკვეთრი – აქცევს ZTA-ს შესანიშნავ მატერიალურ არჩევანს ბორბლების დასაფქვავად.

სიმტკიცე

ცირკონიით გამაგრებული ალუმინა (ZTA) კერამიკა გამოირჩევა შთამბეჭდავი სიძლიერით და მოტეხილობით, ხდის მათ სრულყოფილს გამოსაყენებლად სხვადასხვა აპლიკაციებსა და გარემოში. ეს შესანიშნავი ელასტიურობა მოდის სტრესით გამოწვეული ფაზის ტრანსფორმაციის შედეგად, თანაბრად გაფანტული ტეტრაგონალური ცირკონიის ნაწილაკები, რომლებიც გაფანტულია ალუმინის მატრიცაში; სტრესი იწვევს ფაზურ ტრანსფორმაციას ცირკონია-ალუმინის მიკრობზარების ქსელების წარმოქმნით, რომლებიც შთანთქავს ბზარის გამრავლების ენერგიას, ეფექტურად აჭიანურებს მათ გავრცელებას და ზრდის მოტეხილობის წინააღმდეგობას. (კლაუზენი 1976).

ZTA გამოირჩევა თერმული შოკის შესანიშნავი წინააღმდეგობის გამო. ტეტრაგონალ-მონოკლინიკური ფაზის შემადგენლობის უნიკალური კომბინაციის წყალობით, ამ კერამიკას შეუძლია გაუძლოს ტემპერატურის სწრაფ ცვლილებებს გაბზარვის ან გატეხვის გარეშე, ხოლო სტრესით გამოწვეული ცირკონიის ტრანსფორმაცია მის მეტასტაბილურ ტეტრაგონალურ ფორმად წარმოქმნის კომპრესიულ სტრესს, რომელიც ეწინააღმდეგება ბზარების წარმოქმნას მის ალუმინის მატრიცაში და მნიშვნელოვნად ზრდის სიმტკიცეს, რაც კიდევ უფრო ზრდის ZTA-ს მოქმედებას..

ZTA ამაყობს არა მხოლოდ თავისი ძლიერებით, ტეტრაგონურ-მონოკლინიკური სტრუქტურა და მაღალი მოტეხილობის სიმტკიცე, არამედ თერმული გაფართოების დაბალი კოეფიციენტი (CTE), ხდის მას შესაფერისი აპლიკაციებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ ექსტრემალურ ტემპერატურას ან გარემოში, სადაც განზომილებიანი სტაბილურობა გადამწყვეტია, როგორიცაა ზუსტი კომპონენტები ან ელექტრონული პაკეტები.

ZTA გამოირჩევა სამედიცინო იმპლანტის მასალებში ქიმიური წინააღმდეგობის კომბინაციის გამო, მექანიკური თვისებები და სტრესი ხელს უწყობს კოროზიის წინააღმდეგობას წყალში ან სხეულის სითხეებში, რაც მას უპირველეს კანდიდატად აქცევს სამედიცინო იმპლანტანტებს, როგორიცაა ორთოპედიული ბარძაყის თავები და აცეტაბულური ლაინერები. BioLOX Delta ბიომასალა არის ერთ-ერთი ასეთი მაგალითი; ფართოდ გამოიყენება ორთოპედიული ოპერაციების დროს ორივე აპლიკაციისთვის.

კოროზიის წინააღმდეგობა

ZTA ამაყობს როგორც ალუმინის, ასევე ცირკონიის უმაღლესი თვისებებით, რაც მას უაღრესად მდგრადს ხდის როგორც ქიმიური შეტევის, ასევე აცვიათ, რაც მას სრულყოფილად აქცევს კოროზიისადმი მიდრეკილ გარემოში ან განმეორებით ხახუნს ან მექანიკურ სტრესს..

ალუმინის სიხისტის შერწყმა ცირკონიის გამძლეობასთან იძლევა შესანიშნავ ტრიბოლოგიურ თვისებებს, რაც ქმნის შესანიშნავ ცვეთა წინააღმდეგობას მძიმე ტვირთის მქონე კომპონენტებში და ხანგრძლივი გამოყენებისას., როგორიცაა ორთოპედიული იმპლანტები, საჭრელი ხელსაწყოები და აცვიათ მდგრადი კომპონენტები, რომლებიც გამოიყენება სითხის მართვაში (ძაფის გიდები, საკისრები, საქშენები და ა.შ). ეს კომბინაცია განსაკუთრებით გამოიყენება სამედიცინო და სამრეწველო პირობებში, როგორიცაა ორთოპედიული იმპლანტები, საჭრელი ხელსაწყოები ან სითხის მართვა (ძაფის გიდები საკისრები საქშენები და ა.შ).

ZTA-ს მოტეხილობის გაძლიერებული სიმტკიცე შეიძლება მიეკუთვნებოდეს მის წვრილად განაწილებულ ცირკონიის ნაწილაკებს ალუმინის მატრიცაში.. როცა ბზარები გამრავლებას იწყებს, როდესაც მათი ენერგია იზრდება და შემდგომში ვრცელდება, ეს ტეტრაგონალური ცირკონიის მარცვლები განიცდის ფაზურ ტრანსფორმაციას, რათა შთანთქას და გაანადგუროს იგი, როგორც ტრანსფორმაციის გამკაცრების მექანიზმის ნაწილი. – შესაბამისად აუმჯობესებს ამ მასალის მოტეხილობის სიმტკიცეს.

ZTA კერამიკის წარმოებაში წარმატება მდგომარეობს უმაღლესი ხარისხის ცირკონიისა და ალუმინის ფხვნილების გამოყენებაში მინარევებისაგან თავისუფალი. შედუღება უნდა იყოს კონტროლირებადი, რათა თავიდან იქნას აცილებული სპონტანური ტეტრაგონალ-მონოკლინიკური ცირკონიის ტრანსფორმაცია გაგრილების დროს და მინიმუმამდე შემცირდეს მეტასტაბილური მონოკლინიკური ფაზის წარმოქმნა, რომელიც მგრძნობიარეა წყლის მოლეკულებით ქიმისორბციისთვის, რაც იწვევს დაბალი ტემპერატურის დეგრადაციას ხანგრძლივი გამოყენებისას.; Saint-Gobain ZirPro-ს ZTA კერამიკის აგლომერაციის პროცესი სპეციალურად შეიქმნა ასეთი არასასურველი ფენომენების თავიდან ასაცილებლად.. საბედნიეროდ Saint-Gobain ZirPro კერამიკული ZTA კერამიკა შექმნილია სპეციალურად ასეთი ფენომენების თავიდან ასაცილებლად –

თერმული სტაბილურობა

ცირკონიით გამაგრებული ალუმინა (ZTA) შეუძლია გაუძლოს ტემპერატურის სწრაფ ცვლილებებს გაბზარვისა და გატეხვის გარეშე, ალუმინის მატრიცაში გაფანტული ცირკონიის ნაწილაკების წყალობით, რომელიც შთანთქავს სითბოს ენერგიას და ქმნის კომპრესიულ სტრესს, რომელიც ხელს უშლის გატეხვას და ავარიას. იმის გამო, რომ ZTA შთანთქავს თერმულ ენერგიას ასე ეფექტურად, ეს მასალა შესანიშნავ არჩევანს ქმნის აპლიკაციებისთვის, რომლებიც მოითხოვს მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობას.

ცირკონიის დამატება ალუმინის მატრიცაში შეიძლება გაზარდოს მოტეხილობის სიმტკიცე და ამავდროულად გააუმჯობესოს მექანიკური თვისებები, როგორიცაა ძალა და აცვიათ წინააღმდეგობა. გაზრდილი მოტეხილობის სიმტკიცე ZTA-ში მიეკუთვნება სტრესით გამოწვეულ ტრანსფორმაციას მეტასტაბილური ტეტრაგონალური ფაზიდან მონოკლინიკურ ფაზაში გარემოს ტემპერატურაზე; ეფექტი გაძლიერებულია ცირკონიის მარცვლის უფრო მცირე ზომით, ვიდრე ალუმინის.

სტაბილიზატორები ხშირად გამოიყენება ტეტრაგონალური ცირკონიის ფაზის შესანარჩუნებლად ZTA მასალებში, როგორიცაა Biolox Delta.; თუმცა, მსგავსი შედეგების მიღწევა შესაძლებელია სტაბილიზატორების გარეშე ნაწილაკების განაწილებისა და მოტეხილობის გამძლეობის თვალსაზრისით.

ალუმინისა და ცირკონიის კომბინაცია ქმნის მოწინავე კერამიკას, რომელიც გამოირჩევა სიძლიერით, მოტეხილობის სიმტკიცე, ელასტიურობა და სიმტკიცე – მახასიათებლები, რომლებიც აუცილებელია აპლიკაციებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ სტრუქტურულ შესრულებას და კოროზიის წინააღმდეგობას. ZTA კერამიკა, როგორც წესი, უკეთესია 99% ალუმინის კერამიკა არის ეკონომიური, ხოლო კონკრეტული განაცხადის საჭიროებებს უფრო ეფექტურად აკმაყოფილებს; მათი თანაფარდობა შეიძლება კონკრეტულადაც კი იყოს მორგებული.