ცირკონიით გამაგრებული ალუმინა

ცირკონიამ გამკაცრდა ალუმინა (ZTA) არის მოწინავე კერამიკული მასალა, რომელიც ფართოდ გამოიყენება სარქველების ბეჭდებში, ბუჩქები, ტუმბოს კომპონენტები და საჭრელი ხელსაწყოები მისი სიძლიერისა და ქიმიური სტაბილურობის გამო – რასაც მოწმობს მისი უნარი გაუძლოს მძიმე ტვირთს მნიშვნელოვანი დეგრადაციის გარეშე.

ZTA ამაყობს შთამბეჭდავი თერმული შოკის წინააღმდეგობით და შეუძლია გაუძლოს ტემპერატურის ცვლილებებში მოულოდნელ ცვლილებებს, ასევე ტემპერატურის სწრაფი ცვალებადობა. წაიკითხეთ, რომ გაიგოთ მეტი მისი მექანიკური თვისებების შესახებ!

სიხისტე

ალუმინის მატრიქსში დამატებული ცირკონია ზრდის მის სიმტკიცეს, მოტეხილობის სიმტკიცე და მოქნილობის სიმტკიცე, ხოლო აცვიათ და ეროზიისადმი წინააღმდეგობის გაზრდისას. როგორც წესი, ჩართული მექანიზმი არის ფაზური ტრანსფორმაცია, რასაც მოჰყვება მიკრობზარის ფორმირება, მაგრამ შეიძლება ასევე მოიცავდეს სტრესის თეორიის თეორიებს, როგორც გამოიყენება..

მეტასტაბილური ტეტრაგონალური ცირკონიის ნალექები, რომლებიც ქმნიან წვრილ დისპერსიას ალუმინის მატრიცაში, შეიძლება განიცადონ სპონტანური ტრანსფორმაცია მონოკლინიკურ ფორმებად, როდესაც მათი შეზღუდვა მოიხსნება ბზარის გამრავლების დროს., ენერგიის მიწოდება სტრესული ველების წინააღმდეგ, რაც იწვევს ბზარების გამრავლებას.

ZTA კერამიკას აქვს უმაღლესი მოტეხილობის სიმტკიცე და სიმტკიცე სხვა ოქსიდზე დაფუძნებულ საინჟინრო კერამიკასთან შედარებით, ასევე Y-TZP-ის ორჯერ მეტი ციკლური დაღლილობის სიძლიერე. როგორც ასეთი, მისი თვისებები მას შესაფერისს ხდის აპლიკაციებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ ექსტრემალურ ცვეთა წინააღმდეგობას, ქიმიური ინერტულობა და დაბალი ხახუნი, ასევე მაღალი სიმტკიცე და სიმტკიცე.

მოქნილობის სიძლიერე

ZTA კერამიკის დამზადება შესაძლებელია იტრიით სტაბილიზირებული ცირკონიის თანაფარდობის შეცვლით (Y-TZP) ალუმინის მატრიცაში ცხელი იზოსტატიკური დაჭერით, to optimise hardness-fracture toughness-flexural strength combinations that result in unparalleled cyclic fatigue resistance surpassing most advanced technical ceramics.

Metastable Y-TZP in an alumina matrix results in the formation of tetragonal-monoclinic transformation phase agglomerates which increase fracture toughness through phase transformation stiffening (Claussen 1976). Preferentially crossing cracks, these transition agglomerates will compress the zone ahead of the crack front and reduce its progression, ultimately increasing fracture toughness.

This material structure has led to the creation of alumina-zirconia composites such as BIOLOX Delta, used extensively for total hip replacements and other load-bearing orthopedic components. This ceramic biomaterial features outstanding wear resistance, chemical inertness at room temperature, თერმული შოკის წინააღმდეგობა და შესანიშნავი ქიმიური ინერტულობა ყველა ტემპერატურაზე.

კოროზიის წინააღმდეგობა

ქიმიურად ინერტული და მდგრადია მაღალი ტემპერატურისა და ცვეთის მიმართ, ის უზრუნველყოფს მაღალ შესრულებას შედარებით 99 ალუმინის კერამიკა და ასევე უფრო ეფექტურია.

ცირკონია ასევე გამოირჩევა შთამბეჭდავი გამძლეობით, მოქნილობის და ელასტიურობის თვისებები და ბიოთავსებადობა – რაც მას იდეალურია სამედიცინო გამოყენებისთვის, როგორიცაა ბარძაყის ჩანაცვლება. სტრესის პირობებში ტრანსფორმაციის გამკაცრების გამო, ცირკონიის ნაწილაკები მეტასტაბილური ტეტრაგონალური ფორმიდან იცვლება მონოკლინიურ ფორმაში, ეხმარება ბზარების უფრო ეფექტურად დახურვას, ხოლო გატეხვის სიმტკიცეს ზრდის.

CeramTec (ბიოლოქსი დელტა) ახდენს ალუმინის-ცირკონიის კომპოზიტის კომერციალიზაციას, სადაც არასტაბილიზირებული ცირკონია რჩება ტეტრაგონალურ ფაზაში, რათა მართოს ეს ტრანსფორმაცია და უზრუნველყოს ბზარის წვერის გაბრუება და ბზარის გადახრა, ალუმინის მატრიცის გამძლეობის გაუმჯობესება. მასალის ცირკონიის შემცველობა შეიძლება შეიცვალოს ფხვნილის მომზადებისა და გამკვრივების ტექნიკით.

თერმული შოკის წინააღმდეგობა

პირველადი ალუმინის მატრიცაში დამატებული ცირკონია აგლომერაციის დროს მნიშვნელოვნად გაზრდის მის სიმტკიცეს და სიმტკიცეს, შექმნა ის, რაც ცნობილია როგორც ZTA (ცირკონიით გამაგრებული ალუმინა), აჯობებს ჩვეულებრივ ალუმინის კერამიკას როგორც მექანიკურ, ასევე აცვიათ პროგრამებში.

ცირკონიით გამაგრებული ალუმინა გამოირჩევა თავისი განსაკუთრებული თვისებებით, როგორიცაა მაღალი ცხელების სიმტკიცე და გატაცების ძალა., chemical inertness at room temperature, დაბალი თერმული გაფართოების სიჩქარე და შესანიშნავი თერმული შოკის წინააღმდეგობა – იდეალური თვისებები დაფქვის კომპონენტებისთვის, ასევე აცვიათ ნაწილები, რომლებიც საჭიროებენ გაგრილების მექანიზმებს.

CeramTec ყიდის ZTA-ს სახელწოდებით Biolox delta, რომელიც შეიცავს ალუმინის მატრიცას დისპერსიული Y-TZP ნაწილაკებით. (17 წონა/wt%) და სტრონციუმის ალუმინატის თრომბოციტები (0.5 წონა/wt%), უზრუნველყოფს ტეტრაგონალიდან მონოკლინიკური ფაზის ტრანსფორმაციის მექანიზმების და ბზარის გადახრის მექანიზმების ეფექტურ კომბინაციას გაუმჯობესებული სიმტკიცეს უზრუნველსაყოფად, რაც მას იდეალურს ხდის პირველადი THA პროცედურებისთვის ბარძაყის საყრდენ ზედაპირებზე.

ელექტრო იზოლაცია

ცირკონიით გამყარებული ალუმინას შეუძლია გაუძლოს თერმულ შოკს ტემპერატურის უეცარი ცვლილებების დროს გატეხვის ან გატეხვის გარეშე, მის მატრიცაში გაფანტული ალუმინის ნაწილაკების წყალობით, რომლებიც შთანთქავენ თერმულ ენერგიას და წარმოქმნიან კომპრესიულ სტრესს, რაც ხელს უშლის მოტეხილობას.

ალუმინა-ცირკონიის კერამიკა უფრო მკვრივია, ვიდრე მისი სუფთა ცირკონიის ანალოგი, რაც მას იდეალურს ხდის ელექტრო იზოლაციისთვის. უფრო მეტიც, მისი დაბალი თერმული გაფართოება, ვიდრე ცირკონია, შესაფერისს ხდის ნაწილებისთვის, რომლებიც საჭიროებენ გაგრილებას.

ალუმინა-ცირკონიის კომპოზიტების ტრანსფორმაციული გამკაცრება დამატებით უპირატესობებს გვთავაზობს; აქ, ცირკონიის მარცვლები ალუმინის მატრიცაში გადის მეტასტაბილურ ფაზას, სადაც მათი მარცვლები ტრანსფორმაციას განიცდის ტეტრაგონალურიდან მონოკლინიკამდე, რითაც მცირდება სტრესით გამოწვეული ბზარი აბრაზიისა და ზემოქმედების მიმართ წინააღმდეგობის გაზრდით. ალუმინის გამკაცრებული ცირკონია, როგორც წესი, ხდება პიროფორული რეაქციის შედეგად ცირკონიუმის შემცველობით(IV) ოქსიდი ოქტაჰიდრატი, ალუმინის ნიტრატი ნანოჰიდრატი ტრიეთილამინი და HNO3(აზოტის მჟავა); ნაწილაკების ზომის გაზრდა შემდგომში ხელს უწყობს მეტასტაბილური ცირკონიის მარცვლების დისპერსიას.