Neprilygstamas tvirtumas su cirkoniu grūdintu aliuminio oksidu (ZTA) Keramika

Cirkonio grūdintas aliuminio oksidas (ZTA) keramika pasižymi neprilygstamu tvirtumu. Jie pasižymi puikiu atsparumu dilimui, Cheminis inertiškumas ir maža trintis leidžia lengvai atlikti kasdienes užduotis – jau nekalbant apie didesnį kietumą ir standumą nei metalai.

ZTA apima metastabilius tetragoninius cirkonio oksido polikristalinius aglomeratus aliuminio oksido matricoje, kurie patiria streso sukeltą fazės transformaciją į monoklininę formą., taip išsklaido šlyties įtampą ir sustabdo plyšių plitimą, paprastai žinomas kaip transformacijos grūdinimas.

Atsparus korozijai

ZTA pasižymi puikiu cheminiu atsparumu, lyginant su grynu aliuminio oksidu, ir gali atlaikyti ekstremalias temperatūras be degradacijos, todėl tai idealus medžiagų pasirinkimas pramoniniam naudojimui atšiaurioje aplinkoje ir sąlygomis.

ZTA tvirtumą padidina cirkonio dalelės, kurios išsklaido ir sugeria energiją, padedantis išvengti įtrūkimų. Kai legiruotas itrio oksidu, cirkonis keičiasi iš metastabilios tetragoninės fazės į monokliniką streso metu, kad susidarytų gniuždymo įtempiai, kurie padidina atsparumą lūžiams.

Cirkonio dioksido pagrindu pagamintoje keramikoje, pvz., ZTA, yra aliuminio oksido dalelių, kurios atsparios šiluminiam smūgiui. Tai leidžia atlaikyti greitus temperatūros pokyčius be įtrūkimų ar gedimų atliekant didelio našumo programas, tokias kaip šlifavimas ir pjovimas; mažas tiesinis ir sukimosi plėtimasis užtikrina išskirtines apkrovas ir našumą. ZTA giriasi 2-3 kartų stipresnis tempiamasis stipris, palyginti su grynu aliuminio oksidu, tuo pat metu turintis mažus linijinio / sukimo plėtimosi koeficientus, užtikrinančius išskirtinę apkrovą ir našumą.

Didelis standumas

ZTA sujungia aliuminio oksido stiprumą ir ilgaamžiškumą su cirkonio oksido grūdinimu, kad būtų sukurta išskirtinė medžiaga sudėtingoms reikmėms.. Šis derinys suteikia neprilygstamą stiprumą, lūžimo atsparumas, elastingumo ir kietumo savybės vienoje pakuotėje.

Claussenas atrado 1976 kad nestabilizuoto cirkonio oksido pridėjimas prie aliuminio oksido žymiai padidina jo atsparumą lūžiams, dėl tetragoninės-monoklininės dispersinių smulkių tetragoninių nuosėdų, išsisklaidžiusių jo matricoje, transformacijos. Tokios metastabilios nuosėdos nekeičiamos, kol jos išleidžiamos artėjančio plyšio fronto ar kitokio suvaržymo šaltinio., pavyzdžiui, tirpstant.

Karštai presuotas 10 mol% itriu stabilizuotas cirkonis (10YSZ), sustiprintas dalelėmis arba trombocitais, kurių sudėtyje yra iš 0 iki 30 masės % aliuminio oksido buvo stipriai veikiami, lūžimo atsparumo ir lėto įtrūkimų augimo bandymai 1000C ore. Rezultatai parodė, kad naudojant šią kompoziciją buvo pasiektas didžiausias trombocitų kompozitų atsparumas lenkimui ir atsparumas lūžiams..

Didelis tempiamasis stiprumas

Cirkonio oksido keramika siūlo nepaprastą stiprumo derinį, atsparumas, ir universalumas, kuris gerokai pranoksta tradicinę techninę keramiką. Cirkonio oksido formulės, tokios kaip ZTA, suteikia sprendimus sudėtingiausioms šiandienos programoms, pradedant nuo aviacijos ir kosmoso komponentų, atsparių atšiaurioms aplinkoms, iki naujos kartos biomedicininių implantų, sukurtų ilgaamžiškumui. – siūlome patikimus sprendimus aktualiausiems šiandienos poreikiams.

Iš kitų medžiagų ZTA išsiskiria puikia lenkimo jėga, atsparumas plyšiams ir atsparumas įtrūkimų plitimui dėl metastabilios tetragoninės fazės. Šis transformavimas į monoklinikinį cirkonį žemoje temperatūroje suspaudžia zoną prieš įtrūkimo frontą, kad sustabdytų tolesnį augimą.

Itrija iš dalies stabilizuotas cirkonis (Y-TZP) ir Ceriu iš dalies stabilizuotas cirkonis (Kas-TZP) pasižymi išskirtinėmis kietumo savybėmis, panašiomis į ZTA, nes išlaiko tetragoninę fazę, palaikant itrą arba cerį žemesnėje temperatūroje, leidžia transformuotis lengviau valdomu temperatūrų diapazonu ir mažiau pažeidžiamas paviršius atliekant ciklinės apkrovos bandymus nei aliuminio oksido analogai.

Maža trintis

Cirkonis yra viena iš sunkiausių inžinerinių keramikos gaminių, o jo mažos trinties savybės padeda padidinti atsparumą dilimui ir mažinti tepimo reikalavimus..

ZTA keramikos sudėtyje yra aliuminio oksido, kad būtų užtikrintas maksimalus tvirtumas. Tai leidžia metastabilioms itrio stabilizuotoms tetragoninėms cirkonio dalelėms aliuminio oksido matricoje išlikti nepakitusioms, lieka kristalizuoti dėl susipynusio grūdų tinklo.

Kontroliuojama sudėtis ir apdorojimo sąlygos užtikrina, kad aušinant nuo sukepinimo temperatūros nevyksta savaiminė tetragoninė transformacija į monokliniką., prisideda prie daugelio smūgių galimybių atliekant atsparumo lūžiams bandymus. Be to, Didelis aliuminio oksido ir cirkonio oksido kompozitų su mažų grūdelių homogeniškumas lemia mažesnę plyšio energiją, o tai savo ruožtu lemia trumpesnius įtrūkimų ilgius deimantų įdubimo bandymų metu.

Didelė šiluminė plėtra

Aliuminio oksido matricos surišimo jėga leidžia neleisti tetragoninėms cirkonio dalelėms aušinant virsti monoklininiu cirkonio oksidu, taip gaminant 10 apgamas % itrio stabilizuotas cirkonio ir aliuminio oksido kompozitas yra stabilus ir be įtrūkimų.

Cerio pridėjimas prie cirkonio leidžia jį iš dalies stabilizuoti (Kas-TZP). Ce-TZP išlaiko savo tetragoninę fazę kambario temperatūroje ir žymiai padidina kietumą, atsparumas lūžiams ir lenkimo stiprumas, palyginti su tradicinėmis dantų keramikos medžiagomis.

Cirkonio grūdinto aliuminio oksido kompozitai su Ce-TZP, itrio stabilizuotas cirkonis (Y-TZP), arba magnezijos stabilizuotas cirkonis (Mg-PSZ) pasižymi išskirtiniu tvirtumu, pranokstančiu ir aliuminio oksido, ir monolitinio cirkonio oksido tvirtumą, todėl ZTA yra puikus kandidatas sudėtingoms reikmėms, pavyzdžiui, medicininiams implantams, aviacijos ir kosmoso komponentai ir pramoninės mašinos. ZTA taip pat gali pasigirti daugybe cheminio atsparumo savybių, kurios apsaugo jį nuo rūgščių, druskos tirpalai, išlydytų druskų šarmai, taip pat aukšta temperatūra.