Zirconia Toughened Alumina

Zirconia toughened alumina (ZTA) ເປັນວັດສະດຸເຊລາມິກແບບພິເສດທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນປະທັບຕາວາວ, ພຸ່ມໄມ້, pump components and cutting tools due to its strength and chemical stability – as evidenced by its ability to withstand heavy loads without significant degradation.

ZTA boasts impressive thermal shock resistance and can withstand sudden shifts in temperature changes, as well as rapid temperature swings. Read on to learn more about its mechanical properties!

ຄວາມແຂງ

Zirconia added to an alumina matrix increases its hardness, fracture toughness and flexural strength while increasing resistance to wear and erosion. The mechanism typically involved is phase transformation followed by microcrack formation but may also involve stress theory theories as applicable.

Metastable tetragonal zirconia precipitates that form fine dispersion within an alumina matrix can undergo spontaneous transformation into monoclinic forms when their constraint is lifted during crack propagation, providing energy against stress fields driving crack propagation.

ZTA ceramic has superior fracture toughness and hardness compared to other oxide-based engineering ceramics, as well as twice the cyclic fatigue strength of Y-TZP. As such, its properties make it suitable for applications requiring extreme wear resistance, chemical inertness and low friction as well as high strength and stiffness.

ຄວາມເຂັ້ມແຂງ Flexural

ZTA ceramics can be made by altering the ratio of yttria stabilized zirconia (Y-TZP) within an alumina matrix using hot isostatic pressing, ເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບການປະສົມຄວາມແຂງກະດ້າງ - ຄວາມແຂງກະດ້າງ - ຢືດຢຸ່ນທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມທົນທານຕໍ່ຄວາມເມື່ອຍລ້າຂອງວົງຈອນທີ່ບໍ່ສາມາດປຽບທຽບໄດ້ເກີນກວ່າເຊລາມິກເຕັກນິກທີ່ທັນສະໄຫມທີ່ສຸດ..

Metastable Y-TZP ໃນ alumina matrix ສົ່ງຜົນໃຫ້ມີການສ້າງ agglomerate ໄລຍະການຫັນເປັນ tetragonal-monoclinic ທີ່ເພີ່ມຄວາມແຂງກະດ້າງຂອງກະດູກຫັກໂດຍຜ່ານໄລຍະການຫັນເປັນ stiffening. (Clausen 1976). ມັກຂ້າມຮອຍແຕກ, agglomerates ການປ່ຽນແປງເຫຼົ່ານີ້ຈະບີບອັດເຂດທີ່ຢູ່ຂ້າງຫນ້າຂອງຮອຍແຕກແລະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກ້າວຫນ້າຂອງມັນ, ໃນທີ່ສຸດການເພີ່ມຄວາມເຄັ່ງຄັດຂອງກະດູກຫັກ.

ໂຄງສ້າງວັດສະດຸນີ້ໄດ້ນໍາໄປສູ່ການສ້າງ alumina-zirconia composites ເຊັ່ນ BIOLOX Delta., ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງສໍາລັບການທົດແທນ hip ທັງຫມົດແລະອົງປະກອບ orthopedic ຮັບຜິດຊອບອື່ນໆ. ວັດສະດຸຊີວະພາບເຊລາມິກນີ້ມີລັກສະນະທົນທານຕໍ່ການສວມໃສ່ທີ່ໂດດເດັ່ນ, inertness ສານເຄມີຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ການຕ້ານການຊ໊ອກຄວາມຮ້ອນແລະ inertness ສານເຄມີທີ່ດີເລີດໃນທຸກອຸນຫະພູມ.

ຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການກັດກ່ອນ

ທາງເຄມີ inert ແລະທົນທານຕໍ່ກັບອຸນຫະພູມສູງແລະການສວມໃສ່, ມັນສະຫນອງການປະຕິບັດທີ່ດີກວ່າເມື່ອທຽບກັບ 99 alumina ceramics ແລະມີລາຄາຖືກກວ່າເຊັ່ນດຽວກັນ.

Zirconia ຍັງມີຄວາມເຂັ້ມແຂງ tensile ປະທັບໃຈ, ຄຸນສົມບັດ flexural ແລະ elasticity ແລະ biocompatibility – ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ທາງການແພດເຊັ່ນ: ການທົດແທນສະໂພກ. ເນື່ອງຈາກການຫັນເປັນ toughening ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຄວາມກົດດັນ, ອະນຸພາກ zirconia ປ່ຽນຈາກຮູບແບບ tetragonal metastable ເຂົ້າໄປໃນຮູບແບບ monoclinic, ຊ່ວຍໃຫ້ຮອຍແຕກໄດ້ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ ໃນຂະນະທີ່ເພີ່ມຄວາມເຄັ່ງຄັດຂອງກະດູກຫັກ.

CeramTec (Biolox Delta) ຜະລິດສານປະກອບ alumina-zirconia ໃນການຄ້າບ່ອນທີ່ zirconia ທີ່ບໍ່ສະຖຽນລະພາບຍັງຄົງຢູ່ໃນໄລຍະ tetragonal ເພື່ອຈັດການການຫັນປ່ຽນນີ້ແລະສະຫນອງການແຕກຫັກຂອງປາຍ blunting ແລະ crack deviation., ການປັບປຸງຄວາມທົນທານຂອງ alumina matrix. ເນື້ອໃນຂອງ Zirconia ສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ໂດຍຜ່ານເຕັກນິກການກະກຽມຝຸ່ນແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນ.

ຕ້ານການຊ໊ອກຄວາມຮ້ອນ

Zirconia ເພີ່ມໃສ່ alumina matrix ຕົ້ນຕໍໃນລະຫວ່າງການ sintering ສາມາດເພີ່ມຄວາມເຂັ້ມແຂງແລະຄວາມທົນທານຂອງມັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ., ການສ້າງສິ່ງທີ່ເອີ້ນວ່າ ZTA (Zirconia Toughened Alumina), ປະສິດທິພາບຂອງອາລູມິນຽມເຊລາມິກປົກກະຕິທັງໃນການນໍາໃຊ້ກົນຈັກແລະການສວມໃສ່.

Zirconia toughened alumina ແມ່ນສັງເກດເຫັນສໍາລັບຄຸນສົມບັດພິເສດຂອງມັນເຊັ່ນ: ຄວາມແຂງຂອງຄວາມຮ້ອນສູງແລະຄວາມເຂັ້ມແຂງ rapture., inertness ສານເຄມີຢູ່ໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ອັດຕາການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນຕ່ໍາແລະການຕໍ່ຕ້ານຄວາມຮ້ອນທີ່ດີເລີດ – ຄຸນສົມບັດທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບອົງປະກອບຂອງ milling ເຊັ່ນດຽວກັນກັບພາກສ່ວນສວມໃສ່ທີ່ຕ້ອງການກົນໄກການເຮັດຄວາມເຢັນ.

CeramTec ວາງຕະຫຼາດ ZTA ທີ່ເອີ້ນວ່າ Biolox delta ທີ່ມີອາລູມິນຽມມາຕຣິກເບື້ອງທີ່ມີອະນຸພາກ Y-TZP ກະແຈກກະຈາຍ (17 ນ້ຳໜັກ/wt%) ແລະ platelets strontium aluminate (0.5 ນ້ຳໜັກ/wt%), providing an effective combination of tetragonal-to-monoclinic phase transformation mechanisms and crack deflection mechanisms to provide improved toughness, which makes this ideal for primary THA procedures on femoral bearing surfaces.

Electrical Insulation

Zirconia-toughened alumina can withstand thermal shock without cracking or breaking under sudden changes in temperature, thanks to dispersed alumina particles dispersed within its matrix that absorb the thermal energy and generate compressive stresses that prevent fractures.

Alumina-zirconia ceramic is more dense than its pure zirconia counterpart, making it ideal for electrical insulation applications. ນອກຈາກນັ້ນ, its lower thermal expansion than zirconia makes it suitable for parts requiring cooling.

Transformation toughening of Alumina-zirconia composites offers additional advantages; here, ເມັດພືດ zirconia ໃນ alumina matrix ໄດ້ຮັບໄລຍະ metastable ທີ່ເມັດພືດຂອງເຂົາເຈົ້າໄດ້ຮັບການຫັນປ່ຽນຈາກໂຄງສ້າງ tetragonal ກັບ monoclinic., ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຫຼຸດລົງຮອຍແຕກຍ້ອນຄວາມກົດດັນໂດຍການເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການຂັດແລະຜົນກະທົບ. Alumina toughened zirconia ປົກກະຕິແລ້ວເກີດຂື້ນໂດຍຜ່ານປະຕິກິລິຍາ pyrophoric ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ Zirconium(IV) ອົກຊີ octahydrate, ອະລູມີນຽມ Nitrate Nanohydrate Triethylamine ແລະ HNO3(ອາຊິດໄນຕຣິກ); ການເພີ່ມຂະຫນາດຂອງອະນຸພາກຊ່ວຍກະແຈກກະຈາຍຂອງເມັດ zirconia metastable.