Grūdintas cirkonio oksidas, skirtas pažangioms reikmėms

ZTA yra aliuminio oksido ir cirkonio oksido kompozicinė medžiaga, išsiskirianti aukščiausia jėga ir tvirtumu. Pagaminta dėl streso sukeltos smulkių tetragoninių cirkonio dalelių transformacijos aliuminio oksido matricoje.

Cirkonio oksido keramika yra puiki techninė medžiaga, pasižymi puikiu kietumu, terminis stabilumas, atsparumas dilimui ir darbo aplinka, kurioje daugelis kitų keramikos gaminių negali veikti. Metalų ir plastikų tiesiog negalima lyginti. Be to, cirkonio oksido keramika taip pat pasižymi išskirtiniu kietumu gaminant įrankius.

Jėga

ZTA tarp keraminių medžiagų išsiskiria išskirtiniu tvirtumu ir kietumu, atsparumas dilimui, cheminis inertiškumas, mažas trinties koeficientas, didelis kietumo ir standumo santykis ir santykinai mažas šiluminio plėtimosi koeficientas, palyginti su daugeliu kitų – todėl tai ideali medžiaga pjovimo įrankiams. Be to, Dėl biologinio suderinamumo ZTA taip pat yra patrauklus medžiagos pasirinkimas.

ZTA apibrėžiamas dėl labai tolygaus tetragoninių cirkonio dalelių pasiskirstymo aliuminio oksido matricoje. Tai pasiekiama naudojant sudėtingas maišymo technologijas, tokias kaip rutulinis frezavimas ir didelės energijos dilimo frezavimas; Sumaišius miltelius, sausuoju spaudimu galima suformuoti numatytą komponentą, izostatinis presavimas, liejimo arba ekstruzijos metodai.

Aliuminio oksido matricoje išsklaidytas cirkonis pagerina atsparumą lūžiams sugerdamas ir išsklaidydamas įtrūkimų energiją, žinomas kaip transformacijos grūdinimas. Cirkonis taip pat prisideda prie atsparumo dilimui, nes sukuria gniuždymo įtempius, kurie neleidžia plisti įtrūkimams – žinomas kaip savaiminis galandimas – todėl ZTA yra puikus pasirinkimas šlifavimo diskams.

Tvirtumas

Cirkonio grūdintas aliuminio oksidas (ZTA) keramika pasižymi įspūdingu stiprumu ir atsparumu lūžiams, todėl jie puikiai tinka naudoti įvairiose programose ir aplinkoje. Šis nepaprastas atsparumas atsiranda dėl streso sukeltos smulkios fazės transformacijos, tolygiai paskirstytos tetragoninės cirkonio dalelės, išsklaidytos aliuminio oksido matricoje; įtempis sukelia fazių transformaciją, kad susidarytų cirkonio-aliuminio oksido mikroįtrūkimų tinklai, kurie sugeria įtrūkimo plitimo energiją veiksmingai atitolina jų plitimą ir padidina atsparumą lūžiams (Clausenas 1976).

ZTA išsiskiria išskirtiniu atsparumu šiluminiam smūgiui. Dėl unikalaus tetragoninės-monoklininės fazės kompozicijos derinio, ši keramika gali atlaikyti greitus temperatūros pokyčius, neskilinėdama ir nesulūždama, o įtempių sukeltas cirkonio oksido transformavimas į metastabilią tetragoninę formą sukuria gniuždymo įtempius, kurie neleidžia susidaryti įtrūkimams jo aliuminio oksido matricoje ir žymiai padidina kietumą, taip dar labiau padidindami ZTA našumą..

ZTA gali pasigirti ne tik stiprybe, tetragoninė-monoklininė struktūra ir didelis atsparumas lūžiams, bet ir mažas šiluminio plėtimosi koeficientas (CTE), todėl jis tinkamas naudoti, kai reikalinga ekstremali temperatūra arba aplinka, kurioje matmenų stabilumas yra labai svarbus, pvz., tikslūs komponentai ar elektroninės pakuotės.

ZTA išsiskiria iš medicininių implantų medžiagų dėl savo cheminio atsparumo derinio, mechaninės savybės ir atsparumas korozijai vandenyje arba kūno skysčiuose, todėl jis yra pagrindinis kandidatas medicininiams implantams, tokiems kaip ortopedinės šlaunikaulio galvutės ir acetabuliniai įdėklai. BioLOX Delta biomedžiaga yra vienas iš tokių pavyzdžių; plačiai naudojamas atliekant ortopedines operacijas abiem atvejais.

Atsparumas korozijai

ZTA pasižymi puikiomis aliuminio oksido ir cirkonio oksido savybėmis, todėl labai atsparus cheminiam poveikiui ir nusidėvėjimui, todėl puikiai tinka naudoti korozijai jautriose aplinkose arba pasikartojančiose trinties ar mechaninio įtempimo srityse.

Sujungus aliuminio oksido kietumą su cirkonio oksido kietumu, gaunamos puikios tribologinės savybės, kurios užtikrina puikų atsparumą dilimui komponentams, turintiems didelę apkrovą ir ilgalaikiam naudojimui., pavyzdžiui, ortopediniai implantai, pjovimo įrankiai ir dilimui atsparūs komponentai, naudojami skysčių valdymui (siūlų kreiptuvai, guoliai, purkštukai ir kt). Šis derinys ypač tinka medicinos ir pramonės srityse, pavyzdžiui, ortopediniams implantams, pjovimo įrankiai ar skysčių valdymas (sriegio kreiptuvai guolių antgaliai ir kt).

Padidėjęs ZTA atsparumas lūžiams gali būti siejamas su smulkiai paskirstytomis cirkonio dalelėmis aliuminio oksido matricoje. Kai pradeda plisti įtrūkimai, kai jų energija didėja ir sklinda toliau, šie tetragoniniai cirkonio oksido grūdeliai pereina fazinę transformaciją, kad ją sugertų ir išsklaidytų kaip transformacijos grūdinimo mechanizmo dalį – taip pagerinant šios medžiagos atsparumą lūžiams.

Sėkmė gaminant ZTA keramiką slypi naudojant aukščiausios kokybės cirkonio ir aliuminio oksido miltelius be priemaišų. Sukepinimas turi būti kontroliuojamas, kad būtų išvengta savaiminio tetragoninio į monoklininį cirkonio oksido virsmą aušinimo metu ir kad būtų sumažintas metastabilios monoklininės fazės susidarymas, kuris yra jautrus chemisorbcijai su vandens molekulėmis, dėl kurių ilgą laiką naudojant degraduoja žema temperatūra.; Saint-Gobain ZirPro ZTA keramikos sukepinimo procesas buvo specialiai sukurtas siekiant išvengti tokių nepageidaujamų reiškinių.. Laimei, Saint-Gobain ZirPro ceramic ZTA keramika sukurta specialiai tam, kad išvengtų tokių reiškinių. –

Terminis stabilumas

Cirkonio grūdintas aliuminio oksidas (ZTA) gali atlaikyti staigius temperatūros pokyčius, neskilinėdama ir nesulūžusi, dėl cirkonio dalelių, išsklaidytų aliuminio oksido matricoje, sugeriančios šilumos energiją ir sukuriančios gniuždymo įtempius, kurie apsaugo nuo įtrūkimų ir gedimų. Kadangi ZTA taip efektyviai sugeria šiluminę energiją, ši medžiaga yra puikus pasirinkimas tais atvejais, kai reikalingas atsparumas aukštai temperatūrai.

Cirkonio oksido pridėjimas prie aliuminio oksido matricos gali padidinti atsparumą lūžiams ir kartu pagerinti mechanines savybes, pvz., stiprumą ir atsparumą dilimui. Padidėjęs atsparumas lūžiams ZTA yra susijęs su streso sukelta transformacija iš metastabilios tetragoninės fazės į monoklininę fazę aplinkos temperatūroje; efektą sustiprina mažesni cirkonio grūdelių dydžiai nei aliuminio oksido.

Stabilizatoriai dažnai naudojami siekiant išsaugoti tetragoninę cirkonio fazę ZTA medžiagose, tokiose kaip Biolox Delta; tačiau, panašių rezultatų galima pasiekti be stabilizatorių dalelių pasiskirstymo ir atsparumo plyšimui požiūriu.

Aliuminio oksido ir cirkonio oksido derinys sukuria pažangią keramiką, kuri išsiskiria tvirtumu, lūžimo atsparumas, elastingumas ir kietumas – charakteristikos, būtinos tais atvejais, kai reikia konstrukcinių savybių ir atsparumo korozijai. ZTA keramika paprastai pranoksta 99% aliuminio oksido keramika yra ekonomiška ir efektyviau tenkina konkrečius poreikius; jų santykis netgi gali būti pritaikytas specialiai.