Өркүндөтүлгөн колдонмолор үчүн Циркония катууланган алюминий оксиди

ZTA - глинозем-циркония курама материалы, жогорку күчү жана катуулугу менен айырмаланат. Глинозем матрицасында майда тетрагоналдык циркониянын бөлүкчөлөрүнүн стресстен келип чыккан трансформациясы аркылуу өндүрүлгөн.

Циркония керамикасы көрүнүктүү техникалык материалдар болуп саналат, сонун катуулугу менен мактанат, жылуулук туруктуулугу, каршылык жана башка көптөгөн керамика аткара албаган иштөө чөйрөлөрүндө кийүү. Металлдар менен пластмассаларды салыштырууга болбойт. Мындан тышкары, цирконий керамика да куралдарды жасоо үчүн мыкты катуулугун көрсөтөт.

Күч

ZTA керамикалык материалдардын ичинен өзгөчө күчү жана бышыктыгы менен өзгөчөлөнүп турат, каршылык кийүү, химиялык инерттүүлүк, төмөн сүрүлүү коэффициенти, башкаларга салыштырмалуу жогорку катуулук/катуулугу жана салыштырмалуу төмөн жылуулук кеңейүү коэффициенти – аны кесүүчү аспаптар сыяктуу колдонмолор үчүн идеалдуу материалга айландырат. Мындан тышкары, анын био шайкештиги да ZTAны жагымдуу материал тандоо кылат.

ZTA глинозем матрицасында тетрагоналдык цирконий бөлүкчөлөрүнүн бир калыпта бөлүштүрүлүшү менен аныкталат.. Бул шар менен майдалоо жана жогорку энергиялуу майдалоо сыяктуу татаал аралаштыруу ыкмаларын колдонуу менен ишке ашат.; аралаштыргандан кийин, порошокторду кургак пресстин жардамы менен алардын арналган компонентине түзүүгө болот, изостатикалык басуу, инжектордук калыптоо же экструзия ыкмалары.

Глиноземдин матрицасында чачыраган цирконий жарака энергиясын сиңирүү жана таркатып, сыныктарга каршы бекемдигин жакшыртат., трансформация катаалдаштыруу деп аталат. Циркония ошондой эле жаракалардын жайылышына жол бербөөчү кысуу стресстерин жаратып, эскирүүгө туруштук берет – өзүн-өзү курчутуу катары белгилүү – ZTAны жылмалоочу дөңгөлөктөр үчүн эң сонун материал тандоо.

Катуулугу

Циркония катууланган алюминий оксиди (ZTA) керамика таасирдүү күч жана сынган бышыктык менен мактанат, аларды ар кандай колдонмолордо жана чөйрөлөрдө колдонуу үчүн идеалдуу кылат. Бул укмуштуудай ийкемдүүлүк стресстен келип чыккан айыптын фазалык трансформациясынан келип чыгат, бир тектүү дисперстүү тетрагоналдык циркониянын бөлүкчөлөрү глинозем матрицасында дисперстүү; Стресс жараканын таралышынын энергиясын сиңирип алган цирконий-глиноземдин микрожарык тармактарын пайда кылуу үчүн фазалык трансформацияны индукциялайт, алардын таралышын эффективдүү кечеңдетип, сынууга туруктуулукту жогорулатат. (Клаузен 1976).

ZTA өзгөчө термикалык соккуга туруктуулугу менен өзгөчөлөнөт. Тетрагоналдык-моноклиникалык фазалык курамынын уникалдуу айкалышынын аркасында, бул керамика температуранын тез өзгөрүшүнө туруштук бере алат, жарылбастан же сынбастан, Стресс менен шартталган циркониянын метастабилдүү тетрагоналдык формасына айлануусу анын глинозем матрицасында жаракалардын пайда болушуна каршы турган кысуу стресстерин жаратат жана катуулукту олуттуу жогорулатат, ошону менен ZTAнын натыйжалуулугун андан ары жогорулатат..

ZTA өзүнүн күчтүү гана эмес, тетрагоналдык-моноклиникалык түзүлүшү жана жогорку сынган бышыктыгы, ошондой эле термикалык кеңейүүнүн төмөн коэффициенти (CTE), аны экстремалдык температураны талап кылган колдонмолорго же өлчөмдүү туруктуулук маанилүү болгон чөйрөлөргө ылайыктуу кылуу, тактык компоненттери же электрондук пакеттер сыяктуу.

ZTA химиялык туруктуулуктун айкалышы менен медициналык имплантанттар арасында өзгөчөлөнүп турат, механикалык касиеттери жана стресс жардам суу же дене суюктуктары коррозияга туруктуулук, аны ортопедиялык сан баштары жана acetabular liners сыяктуу медициналык имплантаттар үчүн негизги талапкер кылуу. Мындай мисалдардын бири BioLOX Delta биоматериалы; эки колдонмолор үчүн ортопедиялык хирургия учурунда көп колдонулат.

Коррозияга каршылык

ZTA глинозем жана цирконий жогорку касиеттери менен мактанат, химиялык чабуулга да, эскирүүгө да туруштук бере алат, аны коррозияга дуушар болгон чөйрөлөр же кайталанма сүрүлүү же механикалык стрессти камтыган колдонмолор үчүн идеалдуу кылат.

Глиноземдин катуулугун циркониянын катуулугу менен айкалыштыруу оор жүк жана узак мөөнөттүү колдонууда компоненттердин эскирүүсүнө эң сонун туруштук бере турган сонун трибологиялык касиеттерге алып келет., мисалы, ортопедиялык имплантаттар, суюктуктарды башкарууда колдонулган кесүүчү аспаптар жана эскирүүгө туруктуу компоненттер (жип багыттары, подшипниктер, насадкалар ж.б). Бул айкалышы ортопедиялык имплантаттар сыяктуу медициналык жана өндүрүштүк шарттарда өзгөчө колдонулат, кесүүчү аспаптар же суюктук башкаруу (жип багыттоочу подшипниктердин саптамалары ж.б).

ZTAнын жакшыртылган сынуу бекемдигин анын глинозем матрицасында майда таралган циркония бөлүкчөлөрү менен түшүндүрсө болот.. жаракалар жайыла баштаганда, алардын энергиясы көбөйүп, андан ары тараганда, these tetragonal zirconia grains undergo phase transformation to absorb and dissipate it as part of a transformation toughening mechanism – hence improving fracture toughness of this material.

Success in manufacturing ZTA ceramic lies in using premium-quality zirconia and alumina powders free from impurities. Sintering must be controlled to avoid spontaneous tetragonal-to-monoclinic zirconia transformation during cooling and to minimize metastable monoclinic phase formation which is susceptible to chemisorption with water molecules that leads to low temperature degradation over long term usage; Saint-Gobain ZirPro’s ZTA ceramic’s sintering process was specifically created to avoid such undesirable phenomena. Luckily Saint-Gobain ZirPro ceramic’s ZTA ceramic is designed specifically to prevent such phenomena from happening –

Thermal Stability

Циркония катууланган алюминий оксиди (ZTA) can withstand rapid changes in temperature without cracking or breaking, thanks to zirconia particles dispersed within an alumina matrix absorbing heat energy and creating compressive stresses which prevent cracking and failure. Because ZTA absorbs thermal energy so effectively, this material makes an excellent choice for applications which demand high-temperature resistance.

Addition of zirconia to an alumina matrix can increase fracture toughness while simultaneously improving mechanical properties like strength and wear resistance. The increased fracture toughness in ZTA is attributable to stress-induced transformation from metastable tetragonal phase to monoclinic phase at ambient temperatures; an effect amplified by smaller zirconia grain sizes than those in alumina.

Stabilizers are frequently employed to preserve the tetragonal zirconia phase in ZTA materials such as Biolox Delta; however, similar results can be achieved without stabilizers in terms of particle distribution and fracture toughness.

A combination of alumina and zirconia creates an advanced ceramic that excels at strength, fracture toughness, elasticity and hardness – characteristics essential to applications requiring structural performance and corrosion resistance. ZTA ceramics tend to outperform 99% alumina ceramics at being cost-effective while meeting specific application needs more efficiently; their ratio can even be tailored specifically.